【摘要】：為進一步提高純鎂表面微弧氧化陶瓷層的摩擦磨損性能,在硅酸鹽體系的電解液中加入不同質(zhì)量濃度的石墨烯添加劑,對純鎂試樣進行微弧氧化處理。利用掃描電子顯微鏡、電子探針、顯微硬度儀和原子力顯微鏡等分析鎂微弧氧化陶瓷層的表面和截面形貌、陶瓷層成分、顯微硬度和表面粗糙度,并用MS-T3000球-盤磨損實驗機對微弧氧化陶瓷層的摩擦學性能進行研究,臺階儀計算比磨損量。結(jié)果表明:在微弧氧化電解液中加入少量石墨烯添加劑后制備的陶瓷層中含有一定量的碳元素,含碳的微弧氧化陶瓷層在干摩擦小滑動距離下的摩擦因數(shù)顯著減小,最低至0.095,較原始鎂試樣的0.45減小近50倍,含碳微弧氧化陶瓷層比磨損量是原始試樣的1/5。純鎂表面含碳微弧氧化陶瓷層有效提高了純鎂表面的減摩和耐磨性。
【圖文】：

致密性的提高。表３微弧氧化陶瓷層平均硬度及表面粗糙度Ｔａｂｌｅ３Ａｖｅｒａｇｅｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏ－ａｒｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇｓρｇｒａｐｈｅｎｅ／（ｇ·Ｌ－１）Ｈａｒｄｎｅｓｓ／ＨＶ０．１Ｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓ，Ｒａ／ｎｍ０１５０１３２．００００．００５３６０９８．８２８０．０１４３０６４．２１８０．０３３９０１０８．８２８２．４微弧氧化陶瓷層的耐磨性能圖３為加入不同濃度石墨烯的電解液經(jīng)過表面處理后樣品的摩擦因數(shù)。從摩擦因數(shù)－試驗時間關(guān)系曲線可以直觀地看出，加入石墨烯的電解液微弧氧化陶瓷層摩擦因數(shù)明顯減校平均摩擦因數(shù)結(jié)果見表４。由表４中可知，未加石墨烯電解液制備的陶瓷層平均摩擦因數(shù)圖３添加不同質(zhì)量濃度石墨烯電解液制備微弧氧化陶瓷層的摩擦因數(shù)Ｆｉｇ．３Ｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ為０．２３８，加入０．０１ｇ／Ｌ石墨烯的電解液制備的陶瓷層平均摩擦因數(shù)最低為０．０９５。圖４是進行２０ｍｉｎ摩擦磨損試驗后的磨損體積，圖中數(shù)據(jù)表明添加石墨烯很好地提高了陶瓷層的耐磨性，是由于添加石墨烯的陶瓷層與未添加時的陶瓷層相比表面更致密更光滑，硬度也提高，從而導致陶瓷層的摩擦因數(shù)有所減小，，因此其耐磨損性也相應提高。比磨損率可根據(jù)公式（１）計算：Ｗ＝Ｖｗ／（ｗ·Ｘ）（１）其中，Ｗ為比磨損率，ｍｍ３·Ｎ－１·ｍ

ａｒｒａｔｅｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏ－ａｒｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｃｏａｔｉｎｇｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｇｒａｐｈｅｎｅρｇｒａｐｈｅｎｅ／（ｇ·Ｌ－１）ＡｖｅｒａｇｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔＳｐｅｃｉｆｉｃｗｅａｒｒａｔｅ／（ｍｍ３·Ｎ－１·ｍ－１）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ０．４５００．１５４９００．２３８０．１４２８０．００５０．２０１０．１１８８０．０１０．０９５０．０３１８０．０３０．１７２０．１１３１圖４添加不同質(zhì)量濃度石墨烯電解液制備微弧氧化陶瓷層體積磨損量Ｆｉｇ．４Ｗｅａｒｖｏｌｕｍｅｏｆｔｈｅｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒ－ｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ圖５添加不同質(zhì)量濃度石墨烯微弧氧化陶瓷層表面劃痕形貌Ｆｉｇ．５Ｗｅａｒｓｃａｒｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆｔｈｅｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ磨損表面主要是微切屑和犁溝，呈現(xiàn)嚴重的擦傷、撕裂和塑性流動特征［１２］，且磨損表面劃痕比加入石墨烯的微弧氧化陶瓷層磨損表面劃痕明顯，深度較深、寬度較寬。從圖還可以看出，添加０．０１ｇ／Ｌ石墨烯制得陶瓷層表面劃痕淺且窄（圖５（ｃ）），說明耐磨損性能較好，這與摩擦試驗數(shù)據(jù)相吻合。３結(jié)論（１）在電解液中加入石墨烯后制備的微弧氧８８
【作者單位】： 北京石油化工學院材料科學與工程學院;北京化工大學材料科學與工程學院;北京石油化工學院特種彈性體復合材料北京市重點實驗室;
【基金】：北京石油化工學院優(yōu)秀學科帶頭人培育計劃(BIPT-BPOAL)
【分類號】：TG174.4

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本文編號：2523742