国外科技动态

FPL系日本电化株式会社与藤仓电线公司共同开发的专利技术,1979年获得工业生产应用。铝及铝合金阳极氧化后,通过电解的方法使二硫化钼润滑剂浸渗到膜孔中,从而形成耐磨性能优异的功能自润滑氧化铝膜。经过这种处理的零件耐擦伤,摩擦系数小。与摩擦付匹配后跑合性能良好,故能防止粘着磨损。目前在日本已用于汽车,照像机、家用电器、自动化机械、精密通信机械等铝制零部件。亦用于测量,医疗,飞机等有关零部件。     

扫描电子显微分析技术在铝阳极氧化中的应用

介绍了采用直流和DUTY(高速反向)电源进行铝合金阳极氧化所获膜层电子显微分析结果。文中提供膜层表面、断面组织扫描电镜照片以及电解浸渗MoS_2减摩剂和阳极氧化电解着色膜层的断面X射线微区分析照片。     

铝质基体上阳极氧化膜粘结固体润滑膜性能研究

在LY17铝基阳极氧化膜表面采用涂装工艺粘结了含纳米Al2O3的固体润滑膜,形成了阳极氧化膜与固体润滑膜的复合膜.考察了该复合膜的力学性能与摩擦学性能,并探讨了其摩擦机理.结果表明,复合膜由于次表层阳极氧化膜与表层固体润滑膜的共同作用,使摩擦系数从0.76降为0.12,使对偶件磨损量几乎降为0,耐磨寿命延长到2倍以上.次表层阳极氧化膜提供了有效的硬度支撑及良好的结合强度,表层固体润滑膜中纳米粒子与二硫化钼基的协同作用表现出了优良的润滑性能和抗磨损性能.     

网状结构Si3N4陶瓷增强金属基复合材料的研究

利用有机前驱体浸渍法制备了Si3N4网络陶瓷预制体,利用液态金属浸渗法制备出Al基、Mg基复合材料.分析了在浸渗过程中浸渗温度、润湿角、浸渗时间、浸渗高度的相互关系.在压力下金属液克服浸渗阻力,使浸渗得以完成.网络陶瓷骨架孔筋表面覆盖一层氧化膜有利于自发浸渗的进行.合金中适量镁元素的存在使界面上发生轻微化学放热反应,对浸渗有利.指出压力浸渗制备铝基复合材料与无压浸渗制备镁基复合材料的特点.探讨了这种复合材料抗压强度和摩擦磨损性能特点.指出Si3N4/Al复合材料,Si3N4/Mg复合材料抗磨擦性能明显优于基体,抗拉强度大大高于基体.     

铝合金Ti(C,N)/TiN多元多层膜与阳极氧化膜性能比较

分别采用多弧离子镀技术及阳极氧化技术在LF6防锈铝基体表面制备了Ti(C,N)/TiN/Ti(C,N)/TiN/ Ti(C,N)/TiN六层多元多层膜及阳极氧化膜,并对比考察研究了该两种膜的力学性能和摩擦学性能,结果表明:多元多层膜与阳极氧化膜划痕临界荷载分别为76N,60N;显微硬度分别为HV0.251404,HV0.25520;二者摩擦系数都较高,分别为0.66,0.76;都使对偶件磨损;但与传统的阳极氧化膜相比,多元多层膜硬度与耐磨性都提高了近2倍,且其摩擦曲线平滑,呈稳定磨损状态,而阳极氧化膜摩擦曲线呈跳跃状,呈非稳定磨损状态.     

浸渗型TiC/FeCrWMoV金属陶瓷高温自润滑特性及其润滑机理

采用熔融固体润滑剂和微孔金属陶瓷预制体的真空压力浸渗复合技术,制备出浸渗型互穿网络结构TiC/FeCrWMoV系高温自润滑复合材料。利用XP型高温摩擦磨损试验机考察其摩擦磨损性能,运用扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(EDXA)和X射线衍射(XRD)分析磨损表面成分、形貌和结构,探讨了该材料的高温自润滑机理。结果表明:高温摩擦磨损过程中,浸渗于复合材料微孔中的固体润滑剂扩散析出,并在摩擦表面形成含有PbWO4、PbO、SnWO4、Ag2WO4、Ag3Sn等氧化物和金属间化合物的润滑膜是其在高温下具有良好自润滑性能的主要原因;摩擦界面的微孔结构是影响浸渗复合式高温自润滑材料摩擦过程中润滑膜完整性的主要因素。Pb-Sn-RE三元系复合固体润滑剂中加入Ag元素可以防止润滑膜表层开口孔隙的封闭,有助于浸渗复合式高温自润滑复合材料孔隙中固体润滑剂的持续扩散析出,以保证摩擦磨损过程中润滑膜的持久性和完整性。     

钛合金表面阳极氧化着色及摩擦学特性研究

为了改善钛合金(TC4)的表面处理工艺,在钛合金表面获得均匀、绚丽的色光效果,提高钛合金的耐磨性,增进钛合金的功能性和色彩美。利用直流脉冲稳压电源对钛合金在0.15 mol/LH_3PO_4+0.1 mol/LH_2O_2混合溶液中进行阳极氧化着色处理,分析了电解电压及前后处理对着色氧钛薄膜颜色和性能的影响。采用光学显微镜和扫描电镜、维氏显微硬度计和球盘摩擦磨损试验机等分析了氧化膜的颜色、表面形貌、氧化膜的显微硬度和摩擦磨损性能。研究结果表明:表面预处理影响钛合金阳极氧化着色效果;封孔后处理可以有效提高氧化膜的抗污染能力。电压是决定氧化膜颜色最主要的因素,氧化膜颜色随电解电压呈规律性的变化;在电压为50 V时,钛合金阳极氧化膜具有最优异的力学性能和耐摩擦磨损性能。在钛合金表面通过阳极氧化制备一层光滑且致密的氧化钛膜,可显著提高钛合金的显微硬度和耐磨损性能,同时使之具有不同的颜色增加其装饰效果和艺术价值,不但节约着色成本,还可以扩大其应用范围,具有重要的经济意义。     

35CrMo钢硫氮共渗层的摩擦学性能

目前,低温离子渗硫技术在石油钻杆丝扣上的应用还没有先例.应用离子渗氮与离子渗硫技术,在35CrMo钢表面制备了硫氮共渗复合层.采用自制的球-盘磨损试验机,在含铜润滑脂润滑条件下,对比研究了离子渗氮层与硫氮共渗层的摩擦磨损性能;采用白光干涉仪和扫描电子显微镜观察了表面改性层和磨损表面的形貌,利用纳米压痕仪测量了渗层的硬度和弹性模量,用X射线光电子能谱研究了磨损表面边界润滑膜的元素成分及其含量随深度的变化.结果表明,35CrMo钢经硫氮共渗处理后,表面比较粗糙,硬度较低,符合理想的摩擦表面要求;硫氮共渗层有了渗氮层的支撑,其减摩耐磨性能在低速低载下优于渗氮层,满足钻杆接头的使用性能要求.     

网状结构Si3N4陶瓷增强金属基复合材料的研究

利用有机前驱体浸渍法制备了Si3N4网络陶瓷预制体,利用液态金属浸渗法制备出Al基、Mg基复合材料：分析了在浸渗过程中浸渗温度、润湿角、浸渗时间、浸渗高度的相互关系。在压力下金属液克服浸渗阻力．使浸渗得以完成。网络陶瓷骨架孔筋表面覆盖一层氧化膜有利于自发娄渗的进行。合金中适量镁元素的存在使平面上发生轻微化学放热反应．对浸渗有利。指出压力浸渗制备铝基复合材料与无压浸渗制备镁基合材料的特点。探计了这种复合材料抗压强度和摩擦磨损性能特点。指出Si3N4／Al复合材料，Si3N4/Mg复合材料抗磨擦性能明显优于基休．抗拉强度大大高于基体。     

45钢的黏结型激光微织构表面摩擦学性能及固体润滑机理分析

采用二极管泵浦声光调Q Nd:YAG激光器在45钢表面进行织构化处理,对填充不同质量分数聚酰亚胺(PI)的MoS2复合固体润滑剂织构试样在销-盘线接触摩擦磨损试验机上进行了不同工况下的滚动摩擦性能实验.利用扫描电子显微镜观察和分析材料磨损形貌和元素分布.结果表明:填充黏结型MoS2复合固体润滑剂织构表面的摩擦因数均随着载荷和转速的增大而减小,其中MoS2+20％(质量分数)PI复合润滑剂具有最佳的减摩性能.在线接触滚动过程中,存在氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损.高速重载能促进转移膜在对偶面形成,显示出良好的减摩性能.     

着色处理对铝合金阳极氧化膜光学性能影响的研究

研究了LY12铝合金阳极氧化膜采用酸性黑ATT进行一次着色处理、浸酸处理、二次着色处理对膜层紫外可见光吸收性能的影响.研究了铝合金阳极氧化处理工艺;采用扫描电镜(SEM)观察了阳极氧化膜层表面和断面形貌;XRD分析了阳极氧化膜层表面组织结构;采用紫外可见分光光度计研究了膜层吸光性能.结果表明:LY12铝合金在恒压20V进行硫酸阳极氧化获得最佳膜层厚度所需要的时间为120min,其厚度为42μm;浸酸处理不会改变膜层组织结构;经过浸酸处理后的二次着色处理与一次着色处理相比提高了膜层对紫外可见光的吸收度,这是由于经过浸酸处理后二次着色膜层具有更佳的粗糙度所引起的.     

不同表面处理对灰铸铁摩擦学性能的影响

分别对灰铸铁样件进行磷化处理、磷化+纳米铁基离子表面处理、磷化+二硫化钼粘结固体涂层处理,在浸油润滑条件下,采用万能摩擦试验机,考察灰铸铁在不同表面处理下的摩擦磨损性能。试验结果表明,磷化+二硫化钼粘结固体涂层试件的摩擦系数最低,稳定在0.125左右,并出现少量的粘着磨损和磨粒磨损。     

TC4钛合金微弧阳极氧化膜层结构与性能的研究

基于钛合金微弧阳极氧化膜具有的耐磨性和抗蚀性,以便更好地发挥其作用,研究了硫酸型溶液中钛合金微弧阳极氧化膜厚度与电压、电流、时间的关系和除膜工艺.用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、球盘摩擦试验机等分析了膜层的形貌、结构、组成以及膜层的硬度、耐蚀性和摩擦磨损性能.结果表明,获得的由锐钛矿型TiO2和少量金红石型TiO2组成的厚为3.5～11.0 μm的膜层均匀、致密、稳定,显微硬度、耐30%硫酸腐蚀能力、摩擦系数分别比基体提高70%,50%,100%,磨损率则为基体的1/10;除膜液对基体的渗氢量约为80 mg/L.膜层具有良好的防蚀、耐磨性能.     

铸造铝合金真空浸渗针孔修复组织及性能研究

本文采用真空浸渗技术,对铸造铝合金(ZL101A)针孔缺陷进行修复,并研究其修复后的综合性能.修复前后的试样分别进行显微组织及能谱分析、摩擦磨损实验、盐雾腐蚀试验等性能测试.研究结果表明:真空浸渗工艺后的铸铝合金表面针孔有效得到填充;摩擦磨损曲线更加平滑,摩擦系数0.61小于未浸渗试样的摩擦系数0.73;盐雾实验测试防腐等级由3级升到6级,表明真空浸渗修复工艺较好地提高了铸造铝合金的力学性能与防腐蚀性能.     

微弧氧化及硬质阳极氧化对7050铝合金表面氧化膜层的影响

为了比较微弧氧化和硬质阳极氧化对铝合金表面性能的影响,对7050铝合金试样分别进行微弧氧化及硬质阳极氧化处理,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计等分析了7050铝合金微弧氧化陶瓷层与硬质阳极氧化陶瓷层的物相组成、显微组织及显微硬度,并用摩擦磨损试验机对微弧氧化陶瓷层与硬质阳极氧化陶瓷层进行磨损性能研究。结果表明:微弧氧化陶瓷层的磨痕深度小于硬质阳极氧化陶瓷层的磨痕深度,而微弧氧化陶瓷层的平均磨损失重大于硬质阳极氧化陶瓷层的平均磨损失重,这是因为微弧氧化陶瓷层主要由Al、α?Al2O3、γ?Al2O3相组成,其密度较大,而硬质阳极氧化陶瓷层主要由非晶Al2O3组成,其密度较小。因此,在相同条件下通过Tabel摩擦磨损试验来比较微弧氧化陶瓷层与硬质氧化膜层的耐磨性时,应以相同条件下,相同磨损转数时,由剩余膜层的厚度来衡量。     

氧化处理TiNi合金薄膜的摩擦性能及其对滚动直线导轨滚道的防护

针对机床导轨类曲面,通过表面镀制TiNi合金薄膜来提高其耐磨性。TiNi晶态薄膜在干摩擦下虽具有优异的耐磨性,有效降低粘着磨损,但TiNi薄膜的摩擦系数偏大,一般在0.4~0.6的范围内。本文采用两种不同氧化处理工艺实现TiNi薄膜的氧化处理,利用球-盘式摩擦实验机考察了干摩擦条件下氧化处理后TiNi薄膜的摩擦学性能,并对镀膜滚动直线导轨滚道的防护性能作了初步研究。结果表明:两种表面氧化处理后的TiNi薄膜在干摩擦条件下均有明显的减摩耐磨效应;表面氧化处理后TiNi薄膜的摩擦系数均稳定在0.17~0.19,比未氧化处理的TiNi薄膜摩擦系数低60%左右;加热氧化处理的TiNi薄膜表面只出现了微压痕,未见粘着及薄膜剥落,而阳极氧化处理TiNi薄膜出现轻微的粘着痕迹,转移膜呈现片状。两种氧化处理的TiNi薄膜都能显著降低表面磨损,但加热氧化处理后TiNi薄膜的耐磨性能优于阳极氧化;加热氧化处理后的镀膜导轨具有良好的耐磨性,减轻了滚动直线导轨滚道的损伤。     

添加剂Ni-B非晶合金纳米微粒的制备及其摩擦学性能

非晶合金纳米粒子具有许多特殊功能,但摩擦领域尚未见其应用报道.采用液相还原法制备了Ni-B非晶合金纳米微粒,利用四球摩擦磨损试验机考察了Ni-B非晶合金纳米微粒作为润滑脂添加剂的摩擦学行为,并用扫描电子显微镜(SEM)和能量散射谱(EDS)等对钢球摩擦表面进行了分析.结果表明:所制备的Ni-B非晶合金纳米微粒平均粒径约30 nm,表面被氧化;作为润滑油添加剂能够明显提高基础油的减摩抗磨能力,尤其当浓度为1.0%时,磨斑直径从0.54 mm降至0.38 mm.其抗磨减摩机理为:Ni-B非晶态合金纳米微粒在摩擦过程中沉积并发生摩擦化学反应,生成由氧化镍、氧化硼、铁氧化合物及有机吸附物组成的具有良好摩擦学性能的润滑防护膜,从而改善了基础脂的摩擦学性能.     

TC4钛合金超亲/疏水TiO2膜制备及其摩擦性能分析

以TC4钛合金为基底,采用阳极氧化法在其表面制备TiO2膜,再用十七氟癸基三甲氧基硅烷修饰TiO2膜。利用OCA20视频光学接触角测量仪测得基底、TiO2膜、TiO2/氟硅烷复合膜表面对去离子水的静态接触角分别为62°、2°、158°,表面润湿性经历了由亲水到超亲水再到超疏水的转变。室温下,以球/平面接触方式,采用440-C不锈钢球为摩擦对偶件,利用UMT-2多功能微摩擦磨损试验机测试仪对试样进行摩擦磨损试验。结果表明,基底摩擦系数在0.4左右,TiO2膜和TiO2/氟硅烷复合膜摩擦系数在0.1左右,TiO2膜具有减摩特性;基底磨损表现为磨粒磨损,TiO2膜和TiO2/氟硅烷复合膜则表现为塑性变形及轻微的磨粒磨损。     

钛合金微弧氧化-聚四氟乙烯复合自润滑膜的制备及其性能

为了提高钛合金表面微弧氧化膜的减摩耐磨性能,在硅酸盐溶液中,对Ti6Al4V钛合金进行微弧氧化处理,采用聚四氟乙烯(PTFE)对微弧氧化膜进行封孔处理后对其进行高温固化,制备了具有自润滑和高耐磨性的微弧氧化-PTFE自润滑膜。采用扫描电镜观察了自润滑膜的表面形貌;采用摩擦磨损试验机研究了其耐磨性能;采用极化曲线研究了其耐腐蚀性能。结果表明:PTFE颗粒已进入微弧氧化膜中,自润滑膜的摩擦系数低至0.15左右,自腐蚀电位较基体大幅正移,腐蚀电流密度大幅降低,自润滑膜的耐磨性能及耐蚀性能均较基体及微弧氧化膜大幅提升。     

H13钢双保温固体渗硼高温磨损机理

研究了H13钢高能喷丸辅助双保温固体渗硼试样和未渗硼试样的高温摩擦磨损性能,并探讨了磨损机理。结果表明,高能喷丸辅助双保温固体渗硼后的试样得到Fe2B单相渗硼层,高能喷丸能显著提高固体渗硼效率;渗硼试样的高温磨损率比未渗硼试样降低了30%,表明渗硼提高了H13钢的高温耐磨损性能。渗硼和未渗硼试样高温摩擦磨损后磨损表面均形成了氧化层,氧化物为Fe2O3。渗硼层在高温下具有较高的硬度及良好的抗氧化性,因此渗硼试样的高温磨损机理主要是渗硼层的疲劳剥落和氧化磨损,而未渗硼试样的高温磨损机理主要为氧化磨损和磨粒磨损协同机制。