耐磨复合磷化及粘接固体润滑膜的研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要传统的机械润滑的方法是油润滑，脂润滑。但是，在高温、高压、高速等一些特殊工况下，油、脂润滑受到限制，因此发展了固体润滑技术。石墨和二硫化钼是常用的固体润滑剂。固体润滑膜的制备方法很多，其中粘接固体润滑膜方法最为简单，因此应用最广。但是粘接固体润滑膜与基体的结合力较差，为提高其与基体的结合力，本试验在石墨一二硫化钼系固体润滑剂中添加纳米钛酸钾晶须以提高其与基体的结合强度，此外，还在粘接固体润滑膜前对金属基体进行耐磨磷化处理，二者协同作用，使粘接固体润滑膜与基体的结合力提高，延长了其耐磨寿命。耐磨复合磷化膜本身就可以作为一种固体润滑膜独立使用。按磷化的

2、成膜机理，设计了耐磨复合磷化液配方。研究了磷化液主要成分含量、温度、时间、酸比等工艺参数对磷化成膜的影响。并研究了复合磷化膜的耐磨性。结果表明：最佳磷化工艺为：Zn(NO。)：209／L、马日夫盐609／L、Mn(NO。)：159／L、Ni(NO。)：29／L、Ca(NO。)：29／L、酒石酸lg／L，少量添加剂。温度60"---70"C，时间10---一15min。复合磷化膜为深灰黑色，细密针状结晶，孔隙分布均匀。磷化前的表面调整能提高磷化质量。复合磷化膜能有效降低摩擦副表面的摩擦因数，从原来的O．8降到0．3，提高了耐磨性。磷化膜与基体的结合力约为47．47N。石墨含

3、量为80％的石墨一二硫化钼系固体润滑涂层由于石墨和二江苏大学硕士学位论文硫化钼的协同效应本身就具有优异的润滑性能。但是如果要使固体润滑膜在接触压力大温度高的情况下长久使用，还需增强其与基体的结合强度。根据以往试验在固体润滑膜中加入石棉纤维可以提高其耐磨寿命和强度。但石棉纤维混在摩擦粉中，对于人体和环境有害。因此需要寻找更合适的添加材料。钛酸钾晶须是一种易制备且价格低廉的纤维材料。把其加入尼龙或聚酯材料中可显著提高其强度和热变形温度。可以设想在固体润滑剂中可能发挥同样作用，因此在本研究中把少量的钛酸钾晶须加入石墨一二硫化钼系粘结固体润滑膜中。试验结果表明钛酸钾晶须的加入提高

4、了固体润滑膜在基体表面的附着强度，增强固体润滑膜的强度，从而使其摩擦系数减小，耐磨寿命显著提高。未添加钛酸钾晶须试样的磨损表面较粗糙，磨痕较深，添加钛酸钾晶须试样的磨损表面较光滑，磨痕较浅。粘接固体润滑膜与基体的结合力约为5．32N。磷化作为粘接固体润滑膜的前处理对于提高固体润滑性能有明显作用。经过磷化处理后再喷涂固体润滑剂，摩擦系数较为平稳，持久性好。这是由于，磷化膜是一种针孔性膜，均匀分布的孔隙，吸附了固体润滑颗粒，有效增大了喷涂固体润滑涂层和基体的接触面积，增大了涂层和基体的结合力，磷化后粘接固体润滑膜与基体的结合力提高到11．28N，故提高了涂层的稳定性和持久性。

5、关键词：固体润滑，磷化，钛酸钾晶须，石墨一二硫化钼，摩擦学性能Ⅱ江苏大学硕士学位论文ABSTRACTOillubricationandgreaselubricationaretraditionallubricationmethods，butinsomespecialconditionslikehightemperature，highpressure，highspeedandSOon，theirapplicationarerestricted．Solidlubricationwasdeveloped，whichcanbeusedinthesespecialcondition

6、s．GraphiteandMoS2areuniversalsolidlubricants．Solidlubricationfilmscanbepreparedinmanyways．Bondedsolidlubricationfilmisalleasyway，SOitiswidelyused．Buttheadhesionofbondedsolidlubricationfilm．andbasalbodyisweak．Inordertoimprovetheadhesion,theK2Ti409whiskerwasaddedtographite-MoS2solidlubrican

7、ttoenhancetheadhesionbetweenbondedsolidlubricationfilmandbasalbody．Besides，wearresistantcompositephosphatingwasusedbeforebondedsolidlubricationfilm．WearresistantcompositephosphatingandK2Ti409whiskerworktogethertoimprovetheadhesionandtoprolongthewearinglifeofthebonde