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高速轻载摩擦副的无油润滑研究

作　者: 赵诣
导　师: 戴振东
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 缝纫机化学复合镀微弧氧化 MoS2颗粒自润滑性摩擦磨损
分类号: TH117.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

以缝纫机导杆的减摩耐磨以及缝料清洁性需求为背景,对高速轻载摩擦副的缝纫机针导机构进行了无油润滑研究。本课题分别对缝纫机针杆试样采用化学复合镀技术和微弧氧化技术进行处理,从而提高针杆试样的自润滑性和耐磨性,并对其摩擦学性能作出比较。用D8-ADVANCE型X射线衍射仪分析薄膜的物相成分;用HXS-1000AK自动转塔显微硬度仪测量薄膜表面硬度;在UMT-2摩擦磨损实验机测试薄膜的摩擦磨损性能;用称重法计算薄膜的磨损质量,以磨损质量的测量值计算薄膜的磨损率;用VHX-600数码显微镜观察薄膜磨痕表面微观形貌。研究结果表明:Ni-P-MoS₂复合镀层中除了含有Ni相外,还含有MoS₂相,镀层的显微硬度为HV 654;未镀时的摩擦因子随法向载荷和滑行频率的增加从0.51增大到0.62,Ni-P镀层从0.38下降到0.29,Ni-P-MoS₂复合镀层从0.21下降到0.18;未镀时的磨损率随法向载荷和滑行频率的增加从8.33×10^-2mg/min增大到13.33×10^-2mg/min,Ni-P镀层和Ni-P-MoS₂复合镀层的磨损率则分别从3.67×10^-2mg/min增大到10×10^-2mg/min和从3.33×10^-2mg/min增大到6×10^-2mg/min,且在相同的实验参数下,未镀试样的摩擦因子和磨损率最大,Ni-P镀层的次之,Ni-P-MoS₂复合镀层最小。微弧氧化陶瓷膜层主要由α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃相组成,陶瓷膜最高显微硬度为HV 1161;氧化铝陶瓷薄膜的摩擦因子在干摩擦时随着法向载荷和滑行频率的增加从0.75增大到0.88;油润滑时从0.25下降到0.14;MoS₂润滑时从0.26下降到0.19;它的磨损率在干摩擦时随着法向载荷和滑行频率的增加从6×10^-2mg/min增大到11.67×10^-2mg/min;油润滑时则从1.67×10^-2mg/min增大到4×10^-2mg/min;MoS₂润滑时则从1.33×10^-2mg/min增大到2.67×10^-2mg/min,且在相同的实验参数下,干摩擦时的摩擦因子和磨损率最大,油润滑时的次之,MoS₂固体润滑时的最小。最后,对Ni-P-MoS₂复合镀层和-MoS₂固体润滑时的氧化铝陶瓷薄膜的摩擦学性能作出了比较,在相同的实验参数下,Ni-P-MoS₂复合镀层的摩擦因子要低于MoS₂固体润滑的氧化铝陶瓷薄膜的摩擦因子,其磨损率却要高于MoS₂固体润滑的氧化铝陶瓷薄膜的磨损率。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章绪论  13-22
  1.1 缝纫机的摩擦与润滑问题  13
    1.1.1 缝纫机的发展趋势  13
    1.1.2 缝纫机常用的润滑方式及存在的问题  13
  1.2 薄膜材料与薄膜技术  13-15
    1.2.1 薄膜技术的追溯及其材料的衍发趋势  14
    1.2.2 薄膜材料的应用及归纳分类  14-15
  1.3 化学复合镀技术  15-17
    1.3.1 化学镀技术  15
    1.3.2 化学复合镀概述  15-16
    1.3.3 化学复合镀层的应用  16-17
  1.4 微弧氧化技术  17-18
  1.5 本课题的研究意义及国内外发展现状  18-22
    1.5.1 本课题的研究意义  18
    1.5.2 国内外的发展现状  18-21
    1.5.3 本课题的研究内容  21-22
第二章实验材料与方法  22-28
  2.1 样品的制备  22-24
    2.1.1 样品材料  22
    2.1.2 Ni-P-M0S_2复合镀层的制备  22-24
    2.1.3 微弧氧化膜的制备  24
  2.2 薄膜的表征方法  24-25
    2.2.1 薄膜的成分表征  25
    2.2.2 薄膜厚度及显微硬度的表征  25
  2.3 薄膜的摩擦磨损实验  25-27
    2.3.1 UMT-2 型摩擦磨损试验机简介  25-26
    2.3.2 摩擦磨损实验夹具的设计  26
    2.3.3 摩擦磨损实验的实验参数  26-27
  2.4 薄膜磨痕的磨损率测试及宏观微观形貌分析  27
    2.4.1 磨损质量及磨损率的测量方法  27
    2.4.2 磨痕的微观形貌分析  27
  2.5 本章小结  27-28
第三章 NI-P-M0S_2复合镀层的摩擦学行为  28-44
  3.1 NI-P-M0S_2 复合镀膜的表征  28-29
    3.1.1 组织与物相分析  28-29
    3.1.2 厚度及显微硬度表征  29
    3.1.3 结合强度表征  29
  3.2 法向载荷对镀层摩擦磨损性能的影响  29-35
    3.2.1 未镀时的影响  29-31
    3.2.2 Ni-P 镀时的影响  31-33
    3.2.3 Ni-P-M0S_2 镀时的影响  33-35
  3.3 滑行频率对镀层摩擦磨损性能的影响  35-37
    3.3.1 未镀时的影响  35-36
    3.3.2 Ni-P 镀时的影响  36
    3.3.3 Ni-P-M0S_2 镀时的影响  36-37
  3.4 不同镀膜下的摩擦磨损性能比较  37-39
    3.4.1 不同镀膜下的摩擦因子比较  37-38
    3.4.2 不同镀膜下的磨损率比较  38-39
  3.5 镀膜磨痕的微观形貌  39-42
    3.5.1 未镀时磨痕的微观形貌  39-40
    3.5.2 Ni-P 镀膜磨痕的微观形貌  40
    3.5.3 Ni-P-M0S_2 复合镀层磨痕的微观形貌  40-41
    3.5.4 讨论  41-42
  3.6 本章小结  42-44
第四章铝合金微弧氧化陶瓷膜的摩擦学行为  44-61
  4.1 微弧氧化陶瓷膜的表征  44-45
    4.1.1 组织与物相分析  44-45
    4.1.2 厚度及显微硬度表征  45
  4.2 法向载荷对氧化铝陶瓷薄膜摩擦磨损性能的影响  45-51
    4.2.1 干摩擦时的影响  45-47
    4.2.2 油润滑时的影响  47-49
    4.2.3 M0S_2 润滑时的影响  49-51
  4.3 滑行频率对氧化铝陶瓷薄膜摩擦磨损性能的影响  51-54
    4.3.1 干摩擦时的影响  51-52
    4.3.2 油润滑时的影响  52-53
    4.3.3 M0S_2 润滑时的影响  53-54
  4.4 氧化铝陶瓷薄膜在不同摩擦环境下的摩擦磨损性能比较  54-55
    4.4.1 不同摩擦环境下的摩擦因子比较  54-55
    4.4.2 不同摩擦介质下的磨损率比较  55
  4.5 氧化铝陶瓷薄膜磨痕的微观形貌  55-59
    4.5.1 干摩擦时氧化铝陶瓷薄膜磨痕的微观形貌  55-56
    4.5.2 油润滑时氧化铝陶瓷薄膜磨痕的微观形貌  56-57
    4.5.3 M0S_2 润滑时氧化铝陶瓷薄膜磨痕的微观形貌  57-58
    4.5.4 讨论  58-59
  4.6 本章小结  59-61
第五章两种薄膜摩擦学性能的比较  61-66
  5.1 摩擦磨损性能比较  61-62
    5.1.1 摩擦因子的比较  61-62
  5.2 讨论  62-64
    5.2.1 摩擦因子对薄膜磨损率的影响  63-64
    5.2.2 薄膜的本身特性对其磨损性能的影响  64
  5.3 本章小结  64-66
第六章研究总结与展望  66-68
  6.1 本课题的主要工作及结论  66-67
  6.2 展望  67-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
在学期间的研究成果及发表的学术论文  73

高速轻载摩擦副的无油润滑研究

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