【摘要】：工業(yè)實踐證明,固體潤滑涂層及液體潤滑劑能十分有效地減小運動副的摩擦和磨損。新興起的類石墨碳膜具有良好的減摩耐磨效果,但其熱穩(wěn)定性差、磨損不易補給限制了其使用范圍,若與液體潤滑劑復(fù)合使用則能起到取長補短的作用。目前對固液復(fù)合潤滑技術(shù)的研究才剛起步,迄今國內(nèi)尚未見到有關(guān)類石墨碳膜在固液復(fù)合潤滑條件下的摩擦行為的研究報道。本文采用閉合場非平衡磁控濺射離子鍍制備了摻鉻類石墨碳膜。用球-盤摩擦磨損試驗儀,在三類潤滑油(石蠟基潤滑油、合成潤滑油、機械油)條件下對摻鉻類石墨碳膜與未鍍膜(基體材料)進(jìn)行摩擦磨損實驗。通過改變載荷和滑動速度,考察不同潤滑油與摻鉻類石墨碳膜的復(fù)合作用,探明了載荷、滑動速度對復(fù)合潤滑體系的影響。利用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、電子能譜、激光共聚焦顯微鏡對摩擦表面磨痕進(jìn)行檢測和觀察,探討固液復(fù)合潤滑條件下的摩擦磨損機理。另外還研究了潤滑油添加劑(MoDTC、ZDDP)對復(fù)合潤滑體系的摩擦特性的影響。摻鉻類石墨碳膜與潤滑劑復(fù)合潤滑的摩擦磨損性能的研究結(jié)果表明:液體潤滑劑對摻鉻類石墨碳膜的摩擦磨損性能起到改善的作用。潤滑油條件下?lián)姐t類石墨碳膜比未鍍膜(基體材料)的比磨損率低,摩擦因數(shù)高。機械油條件下?lián)姐t類石墨碳膜的摩擦因數(shù)隨載荷的增加而減小,在160N時15#(機械油的一種)條件下?lián)姐t類石墨碳膜具有最低的摩擦因數(shù)和比磨損率。合成潤滑油條件下復(fù)合潤滑的摩擦磨損性能與潤滑油的粘度相關(guān),低粘度的合成潤滑油(PAO-4)具有更低的摩擦因數(shù)和比磨損率。石蠟基潤滑油條件下?lián)姐t類石墨碳膜摩擦因數(shù)則隨載荷的增加先減小后增加,120N時摩擦因數(shù)、比磨損率最低。研究發(fā)現(xiàn)滑動速度對復(fù)合潤滑體系的磨損性能幾乎不影響。在研究添加劑對固液復(fù)合潤滑體系摩擦磨損性能的影響中發(fā)現(xiàn),潤滑油中加入添加劑MoTDC后摩擦界面出現(xiàn)部分薄膜剝落,未起到延長薄膜使用壽命的作用。加入添加劑ZDDP后摩擦因數(shù)與比磨損率減小,摩擦界面磨痕輕微,磨損程度得到改善,呈現(xiàn)出良好的減摩耐磨性能。
[Abstract]:It has been proved in industrial practice that solid lubricating coating and liquid lubricant can reduce the friction and wear of moving pairs effectively. The newly developed graphite-like carbon film has good anti-friction and wear-resistant effect, but its thermal stability is poor, wear is not easy to replenish its use range, if used in combination with liquid lubricants, it can play a role of taking advantage of each other. At present, the research on solid-liquid composite lubrication technology has just started, so far, there is no research report on the friction behavior of graphite-like carbon film under solid-liquid composite lubrication condition. Chromium-doped graphite carbon films were prepared by closed-field unbalanced magnetron sputtering ion plating. The friction and wear experiments of chromium-doped graphite carbon film and uncoated (matrix material) were carried out under the condition of three kinds of lubricating oil (paraffin-based lubricating oil, synthetic lubricating oil, mechanical oil) by using a ball-disk friction and wear tester. The effects of load and sliding velocity on the composite lubrication system were investigated by changing the load and sliding velocity of different lubricating oil and chromium-doped graphite carbon film. The friction and wear mechanism under solid-liquid lubrication was investigated by means of optical microscope, scanning electron microscope, electron spectroscopy and laser confocal microscope. In addition, the effect of lubricating oil additive (MoDTC,ZDDP) on the friction characteristics of the composite lubrication system was also studied. The friction and wear properties of chromium-doped graphite carbon film and lubricant were studied. The results show that liquid lubricant can improve the friction and wear properties of chromium-doped graphite carbon film. The specific wear rate of chromium-doped graphite carbon film is lower and the friction coefficient is higher than that of uncoated graphite carbon film under lubricating oil condition. The friction coefficient of chromium-doped graphite carbon film decreases with the increase of load under the condition of mechanical oil. The friction coefficient and specific wear rate of chromium-doped graphite carbon film at 160N 15 # (one of mechanical oil) conditions are the lowest. The friction and wear performance of composite lubricating oil under synthetic lubricating oil condition is related to the viscosity of lubricating oil. Low viscosity synthetic lubricating oil (PAO-4) has lower friction coefficient and specific wear rate. Under the condition of paraffin-based lubricating oil, the friction coefficient of chromium-doped graphite carbon film decreases first and then increases with the increase of load, and the specific wear rate is the lowest at 120N. It is found that the sliding velocity has little effect on the wear performance of the composite lubrication system. In the study of the effect of additives on the friction and wear properties of solid-liquid composite lubrication system, it was found that after the additive MoTDC was added to the lubricating oil, some thin film spalling appeared at the friction interface and did not prolong the service life of the film. After adding the additive ZDDP, the friction coefficient and specific wear rate decrease, the friction interface wear mark is slight, the wear degree is improved, and the friction-reducing and wear-resisting property is good.
【學(xué)位授予單位】：陜西理工學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH117

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本文編號：2470444