欒俊吉, 高建國(guó), 曹 磊, 萬(wàn) 勇, 李瑞川

(1. 齊魯工業(yè)大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院, 山東 濟(jì)南 250353;2. 青島理工大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院, 山東 青島 266033;3. 青島大港海關(guān), 山東 青島 266011;4. 中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所 固體潤(rùn)滑國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 甘肅 蘭州 730000)

由于具有較高的比強(qiáng)度、優(yōu)異耐蝕性能以及良好的生物兼容性，鈦合金在航空制造、深?？碧郊芭R床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[1-5]. 近年來(lái)，鈦合金已開(kāi)始在某些高端轎車中用于制備發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)、連桿和渦輪盤(pán)等關(guān)鍵零部件[6-8]. 與目前常用的鑄鐵和鋁合金相比，鈦合金具有密度低、質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高和耐蝕性能好的優(yōu)點(diǎn)，尤為突出的是在500 ℃左右仍能保持良好的力學(xué)性能. 因此，利用鈦合金制造的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)關(guān)鍵零部件可以降低慣性質(zhì)量，減小摩擦力，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率，同時(shí)可縮小尺寸，使發(fā)動(dòng)機(jī)和整車的質(zhì)量減輕，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及輸出功率. 所以，在汽車向輕量化、環(huán)保和節(jié)能方向發(fā)展的今天，鈦合金無(wú)疑是最具有潛質(zhì)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件材料.

然而，鈦合金表面硬度較低，抗塑性剪切變形能力較差易產(chǎn)生塑性變形，表層氧化物薄膜被去除后潤(rùn)濕性較差，導(dǎo)致鈦合金材料用作運(yùn)動(dòng)部件時(shí)，即使在充分潤(rùn)滑的條件下也極易與對(duì)偶材料發(fā)生嚴(yán)重的黏著磨損[9-12]. 目前，多采用表面改性技術(shù)提高鈦合金的力學(xué)及摩擦學(xué)性能，采用的手段主要包括陽(yáng)極氧化、熱擴(kuò)散、滲碳滲氮、微弧氧化以及物理/化學(xué)氣相沉積等[13-20]. 微弧氧化技術(shù)(Micro-arc oxidation，MAO)是近年來(lái)興起的一種簡(jiǎn)單且環(huán)保的表面改性手段，利用這一技術(shù)可在Ti、Mg、Al和Zr等金屬表面原位生長(zhǎng)陶瓷膜層，有效提高工件的硬度，改善耐磨及耐蝕性能[21-27].目前，人們對(duì)鈦合金表面微弧氧化薄膜的研究多集中對(duì)膜層結(jié)構(gòu)以及干摩擦條件下摩擦學(xué)性能的研究，鑒于鈦合金在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)展現(xiàn)的良好應(yīng)用前景，很有必要開(kāi)展鈦合金表面微弧氧化薄膜與常見(jiàn)潤(rùn)滑油添加劑相互作用的研究. 此外，目前常用的潤(rùn)滑油添加劑大多為鐵基材料設(shè)計(jì)的[28]，添加劑功能的發(fā)揮與摩擦副材料的化學(xué)性質(zhì)直接相關(guān). 因此, 開(kāi)展添加劑對(duì)鈦合金表面微弧氧化薄膜摩擦學(xué)特性影響的研究，對(duì)于合理選擇或設(shè)計(jì)新型添加劑，擴(kuò)大對(duì)材料摩擦化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的認(rèn)識(shí)具有重要的意義.

油溶性有機(jī)鉬添加劑-二烷基二硫代氨基甲酸鉬(MoDTC)是一種性能優(yōu)異的摩擦改進(jìn)劑[29-31]. 但目前對(duì)于鈦合金表面微弧氧化薄膜在MoDTC潤(rùn)滑下摩擦學(xué)性能影響的研究相對(duì)較少. 本文中研究了微弧氧化薄膜與MoDTC添加劑的相互作用，闡明了微弧氧化薄膜在MoDTC潤(rùn)滑下的減摩抗磨作用機(jī)制.

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

TC4鈦合金試樣(35 mm×35 mm×3 mm)購(gòu)買于寶雞市程錦鈦業(yè)有限公司，成分列于表1. 使用400#，800#，1 200#和2 000#SiC砂紙將試樣表面拋光至表面粗糙度(Ra)為 0.1 μm，利用石油醚及無(wú)水乙醇超聲清洗后備用.

表1 TC4鈦合金化學(xué)組分Table 1 The chemical compositions（mass fraction）of the TC4 titanium alloy

基礎(chǔ)油為PAO6，20 ℃時(shí)動(dòng)力黏度為33.15 mPa/s，將MoDTC按一定濃度加入到基礎(chǔ)油中，室溫下充分?jǐn)嚢? MoDTC添加劑在PAO6中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.3%、0.5%、1%及2%.

1.2 TC4表面微弧氧化薄膜的制備及表征

采用15 kW雙極脈沖直流電源，在恒流模式下對(duì)TC4樣品進(jìn)行微弧氧化處理. 在試驗(yàn)過(guò)程中，使用TC4試樣作為陽(yáng)極，不銹鋼為陰極，電解液含9 g/L NaSiO3，9 g/L Na3PO4和1 g/L NaOH, 溶液pH=13±0.2.采用的試驗(yàn)參數(shù)為電流密度750 mA/dm2，占空比30%，頻率300 Hz，沉積時(shí)間20 min. 通過(guò)外加水冷卻系統(tǒng)控制電解液溫度保持在30 ℃左右. 試驗(yàn)結(jié)束后用去離子水沖洗樣品，并打磨去除表面灰黑色疏松層直至顯現(xiàn)出具有金屬光澤的致密結(jié)構(gòu)，此時(shí)Ra為0.20±0.05 μm. 經(jīng)微弧氧化處理前后的TC4樣品分別標(biāo)記為T(mén)C4和MAO-TC4.

1.3 微弧氧化薄膜的表征

采用X射線衍射儀(XRD, Ultima IV)對(duì)微弧氧化薄膜的相組成進(jìn)行分析，使用Cu靶(λ=0.154 1 nm)，電壓為40 kV，電流為40 mA，掃描速度4°/min，選用步長(zhǎng)為0.05°，其中掃描角的范圍是10°～80°. 采用掃描電子顯微鏡(SEM, S-3500N)對(duì)微弧氧化薄膜的表面及磨痕的形貌進(jìn)行了分析，使用拉曼光譜測(cè)試儀(Raman,HORIBA Scientific Lab)及X射線光電子能譜儀(XPS,PHI5000 VersaprobeIII)對(duì)試樣表面及潤(rùn)滑膜的表面化學(xué)特性進(jìn)行了表征. 使用 5% 的激光功率和 200 s的曝光時(shí)間獲取拉曼光譜，確保樣品不會(huì)因激光曝光而損壞. 在XPS分析中，以C1s電子結(jié)合能 284.60 eV做標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行荷電校正. 使用顯微硬度計(jì)(FUTURE-TECH,FM-700) 測(cè)量了微弧氧化薄膜的硬度，使用0.5 N載荷并保壓10 s，在樣品表面至少選擇5個(gè)點(diǎn)測(cè)量并取平均值作為微弧氧化薄膜的硬度.

采用球盤(pán)摩擦試驗(yàn)機(jī)(UMT-3)對(duì)試樣的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了表征. 對(duì)偶球?yàn)檩S承鋼GCr15，直徑為9.525 mm，硬度為7.29 GPa，粗糙度Ra為0.04 μm. 試驗(yàn)前，所有摩擦副材料均經(jīng)過(guò)石油醚超聲清洗. 采用的試驗(yàn)參數(shù)：頻率5 Hz，行程長(zhǎng)度6 mm，時(shí)間60 min (滑動(dòng)總距離216 m)，載荷為27 和50 N，分別相當(dāng)于最大赫茲應(yīng)力為1.5和1.8 GPa，溫度為25 ± 5 ℃，濕度為50%～60%，每次試驗(yàn)取50 μL潤(rùn)滑油滴入接觸區(qū)域. 摩擦系數(shù)由計(jì)算機(jī)在試驗(yàn)過(guò)程中自動(dòng)收集，使用表面粗糙度測(cè)量?jī)x(SJ-210)測(cè)得磨痕橫截面，采用磨痕的橫截面積乘以磨痕長(zhǎng)度得到磨損體積. 試驗(yàn)重復(fù)3～4次取平均值，相對(duì)誤差不超過(guò)10%.

根據(jù)公式(1)計(jì)算試驗(yàn)條件下的λ 值來(lái)獲得試驗(yàn)中相應(yīng)的潤(rùn)滑狀態(tài)

式中hmin為潤(rùn)滑過(guò)程中的最小油膜厚度，由Hamrock—Dowson公式[32]計(jì)算得到，σ是摩擦副的復(fù)合表面粗糙度，σ1和σ2分別是對(duì)偶球和對(duì)偶盤(pán)的表面粗糙度. 經(jīng)過(guò)計(jì)算，在負(fù)載為27 N時(shí)，未處理TC4樣品的λ值為0.09，而改性后MAO-TC4樣品的λ值為0.06，說(shuō)明在上述的試驗(yàn)參數(shù)下，滑動(dòng)處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài).

2 結(jié)果與討論

2.1 微弧氧化樣品的表征

TC4樣品表面微弧氧化薄膜的XRD圖譜如圖1(a)所示，圖中顯示了金紅石(JCPDS No.21-1276)和銳鈦礦(JCPDS No.21-1272)的衍射峰，這表明經(jīng)過(guò)微弧氧化處理后在TC4表面上形成了以金紅石和銳鈦礦形式存在的氧化物薄膜，同時(shí)在21°、22°和23°也觀察到了Magneli相的TiO2(即TiO2n-1) 的衍射峰，這可能是由于在制備過(guò)程中頻率較低，占空比較高，膜層反應(yīng)劇烈并迅速增厚，同時(shí)致密性增加，導(dǎo)致氧離子遷移到膜層內(nèi)部的速度變慢，容易形成Magneli相[33]. 在XRD圖譜中還觀測(cè)到金屬Ti 的衍射峰，來(lái)自于基體TC4材料. 此外，在XRD圖譜中并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)硅氧化合物以及磷化物的衍射峰，這可能是由于薄膜中含硅及含磷生成物的含量太少或者生成的化合物呈非晶相.

圖1(b)給出MAO-TC4 樣品的拉曼譜圖，在235、446 和610 cm-1處觀察到的吸收峰歸屬于金紅石相的TiO2，在155、396和640 cm-1處的譜帶屬于銳鈦礦相TiO2[34-37]，此外，在535～555 cm-1處出現(xiàn)的吸收譜帶屬于Magneli相的TiO2[38]. Raman的分析結(jié)果與XRD分析結(jié)果相一致，表明經(jīng)微弧氧化處理后，TC4表面氧化物薄膜由銳鈦礦、金紅石和Magneli相TiO2組成. 以往的研究表明，具有Magneli相結(jié)構(gòu)的鈦氧化物具有低剪切強(qiáng)度，這有助于提高微弧氧化薄膜的減摩性能[33].

Fig. 1 (a) XRD patterns and (b) Raman spectra of polished TC4 and MAO-TC4 samples圖1 TC4和MAO-TC4樣品的(a)XRD圖和(b)拉曼光譜圖

圖2為T(mén)C4基體和微弧氧化薄膜的表面及截面形貌的SEM照片，可以清晰地看到，TC4表面經(jīng)過(guò)微弧氧化處理后呈現(xiàn)出特有的孔狀結(jié)構(gòu)[27]. 經(jīng)打磨去除表面灰黑色疏松層直至顯現(xiàn)出金屬光澤的表面后，得到的微弧氧化薄膜的粗糙度Ra為 0.20±0.05 μm，厚度為14 μm[圖2(d)]，硬度為620±20 HV，而未處理的TC4基底的硬度為362 HV，可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)微弧氧化處理后TC4材料的硬度有較大的提升.

Fig. 2 SEM micrographs of various samples圖2 樣品形貌的SEM照片

2.2 摩擦學(xué)性能

圖3給出PAO6基礎(chǔ)油及PAO6+1% MoDTC油潤(rùn)滑下TC4及MAO-TC4樣品的摩擦系數(shù)隨時(shí)間的變化曲線. 可以看出，對(duì)于未處理的TC4樣品，在PAO6基礎(chǔ)油潤(rùn)滑下，起始摩擦系數(shù)達(dá)到0.33，隨著滑動(dòng)摩擦?xí)r間的延長(zhǎng)，摩擦系數(shù)緩慢上升，最終的摩擦系數(shù)為0.37.在PAO6基礎(chǔ)油中加入1% MoDTC并不能明顯改善TC4的摩擦性能，說(shuō)明鐵基材料中用作摩擦改進(jìn)劑的MoDTC并不能有效潤(rùn)滑鈦合金. 而對(duì)于MAO-TC4樣品，在PAO6基礎(chǔ)油潤(rùn)滑下摩擦系數(shù)穩(wěn)定在0.12左右，而在PAO6+1% MoDTC油潤(rùn)滑下，經(jīng)過(guò)短暫的磨合期后摩擦系數(shù)可進(jìn)一步降至0.05，表現(xiàn)出良好的減摩性能.

Fig. 3 Variation of friction coefficient of TC4 and MAO-TC4 samples with sliding time under PAO6 base oil and PAO6+1%MoDTC lubrication圖3 TC4和MAO-TC4樣品在PAO6基礎(chǔ)油和PAO6+1%MoDTC潤(rùn)滑下摩擦系數(shù)隨滑動(dòng)時(shí)間變化圖

進(jìn)一步考查了PAO6基礎(chǔ)油中MoDTC添加劑濃度對(duì)TC4和MAO-TC4樣品的摩擦學(xué)性能的影響. 從圖4(a)不難看出，對(duì)于TC4樣品，摩擦系數(shù)并未隨基礎(chǔ)油中MoDTC濃度的增高而發(fā)生明顯變化，摩擦系數(shù)基本保持在0.35左右. 而對(duì)于MAO-TC4樣品，隨著基礎(chǔ)油中MoDTC濃度的增加，摩擦系數(shù)逐漸降低，當(dāng)基礎(chǔ)油中MoDTC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)0.5%時(shí)，摩擦系數(shù)穩(wěn)定在0.05，不再隨基礎(chǔ)油中MoDTC濃度的增加而發(fā)生變化.

圖4(b)為PAO6基礎(chǔ)油中MoDTC添加劑濃度對(duì)TC4及MOA-TC4樣品磨損率的影響. 在PAO6基礎(chǔ)油潤(rùn)滑下，TC4樣品顯示出了極高的磨損率，達(dá)到2.3×10-4mm3/(N·m)，隨著基礎(chǔ)油中MoDTC添加劑濃度的升高，TC4樣品的磨損率略有下降，但即使在PAO6+2%MoDTC油潤(rùn)滑下，TC4樣品的磨損率仍然高達(dá)2.1×10-4mm3/(N·m). 而對(duì)于MAO-TC4樣品，在PAO基礎(chǔ)油潤(rùn)滑下磨損率為4.5×10-7mm3/(N·m)，隨著基礎(chǔ)油中MoDTC添加劑濃度的增加，磨損率進(jìn)一步降低，當(dāng)基礎(chǔ)油中MoDTC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到2%時(shí)，磨損率僅為2.6×10-7mm3/(N·m)，與未處理TC4樣品相比，磨損率下降了3個(gè)數(shù)量級(jí).

進(jìn)一步研究了外加負(fù)載對(duì)PAO6+1% MoDTC油潤(rùn)滑下TC4及MAO-TC4樣品摩擦學(xué)性能的影響，如圖5所示，對(duì)于MAO樣品，隨著負(fù)載從27 N增至50 N，TC4樣品的摩擦系數(shù)及磨損率均有所增加. 而對(duì)于MAO-TC4樣品，隨著負(fù)載的增加，摩擦系數(shù)基本保持不變，且磨合期變得更短，磨損率僅小幅上升. 這說(shuō)明即使在更高的載荷下，MAO-TC4樣品仍保持良好的潤(rùn)滑性能.

2.3 磨痕的SEM分析

Fig. 4 Effect of MoDTC concentrations in PAO6 base oil on (a) friction coefficient and (b) wear rate of TC4 and MAO-TC4 samples圖4 PAO6基礎(chǔ)油中MoDTC濃度對(duì)TC4和MAO-TC4樣品的(a)摩擦系數(shù)及(b)磨損率的影響

使用SEM對(duì)試驗(yàn)結(jié)束后磨痕的表面形貌進(jìn)行觀察，從圖6(a)可以清晰地看到，在PAO6基礎(chǔ)油潤(rùn)滑下，TC4樣品磨損表面沿滑動(dòng)方向充滿了條狀的犁溝，接觸區(qū)邊緣發(fā)生了嚴(yán)重的塑性變形，說(shuō)明TC4樣品的磨損形式主要以磨粒磨損為主. 在PAO6基礎(chǔ)油中添加MoDTC添加劑后，隨著PAO6基礎(chǔ)油中MoDTC添加劑濃度的增加，除磨痕寬度稍有降低外，磨損表面的形貌并未發(fā)生顯著的變化[圖6(b～e)]. 而對(duì)于MAO-TC4樣品，在PAO6基礎(chǔ)油潤(rùn)滑下，磨痕寬度僅為417 μm[圖6(f)]，磨痕內(nèi)部并無(wú)犁溝出現(xiàn)，且接觸區(qū)較為光滑，表明MAO-TC4樣品在接觸區(qū)僅發(fā)生了輕微的磨粒磨損. 隨著基礎(chǔ)油中MoDTC添加劑濃度的增加，磨痕寬度逐漸減小，當(dāng)MoDTC質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到2% 時(shí)，磨痕寬度為347 μm[圖6(j)]，與未處理的TC4樣品相比，寬度下降了86.1%.

Fig. 5 The effect of load on (a) friction coefficient and (b) wear rate of TC4 and MAO-TC4 samples under PAO6+1%MoDTC lubrication圖5 PAO6+1% MoDTC油潤(rùn)滑下，載荷對(duì)TC4和MAO-TC4樣品的(a)摩擦系數(shù)和(b)磨損率的影響

圖7為摩擦結(jié)束后對(duì)偶鋼球磨痕形貌的SEM照片，圖8給出典型位置的EDS面掃描分析結(jié)果. 對(duì)于TC4樣品，磨斑直徑及表面形貌并未隨基礎(chǔ)油中MoDTC濃度的增加而發(fā)生變化，對(duì)PAO+1% MoDTC潤(rùn)滑下磨痕[圖7(d)中區(qū)域1] 的EDS面掃描結(jié)果發(fā)現(xiàn)，磨痕表面存在著大量的Ti元素及O元素，說(shuō)明在摩擦過(guò)程中發(fā)生了黏著磨損. 相反，對(duì)于MAO-TC4樣品，在PAO6基礎(chǔ)油潤(rùn)滑下，磨痕表面上存在著條狀犁溝，隨著PAO6基礎(chǔ)油中MoDTC添加劑濃度的升高，磨斑直徑逐漸下降，磨痕逐漸變得光滑. 此外，對(duì)于PAO+1% MoDTC潤(rùn)滑下磨痕[圖7(i)中區(qū)域2]的EDS面掃描結(jié)果發(fā)現(xiàn)，表面上只有Fe元素存在，說(shuō)明表面MAO膜層有效地阻止了黏著磨損的發(fā)生.

2.4 磨痕的XPS和Raman分析

為進(jìn)一步明確摩擦化學(xué)反應(yīng)膜的化學(xué)構(gòu)成，對(duì)PAO6+1% MoDTC油潤(rùn)滑下的TC4和MAO-TC4樣品的磨痕內(nèi)部表面進(jìn)行了XPS分析，結(jié)果示于圖9中. 對(duì)TC4樣品，磨痕表面上并未觀察到Mo化合物的存在，而對(duì)于MAO-TC4樣品，Mo3d譜圖可進(jìn)一步分為電子結(jié)合能分別為232.2、230.3及227.8 eV的3個(gè)峰[39-40]，分別對(duì)應(yīng)于MoO3、MoS2以及金屬M(fèi)o，這說(shuō)明在MAOTC4接觸區(qū)形成了含 MoS2的潤(rùn)滑膜.

圖10給出在PAO6+1% MoDTC油潤(rùn)滑下Ti試樣及對(duì)偶球磨痕內(nèi)部的拉曼光譜圖，不難看出在285、380和410 cm-1處存在著3個(gè)吸收峰[38,41]. 由于在TC4樣品及對(duì)偶球磨痕上并未觀察到相應(yīng)的吸收峰，這表明摩擦后在MAO-TC4樣品磨痕表面確實(shí)有MoS2產(chǎn)生.

2.5 MoDTC作用機(jī)制

以往的研究表明，對(duì)于鐵基摩擦副，MoDTC添加劑在邊界潤(rùn)滑條件下起到減摩和抗磨性能的主要原因可歸結(jié)為在接觸區(qū)發(fā)生的摩擦化學(xué)反應(yīng)形成含MoS2的潤(rùn)滑膜[31,38-39,41-42]. 然而，在本文的試驗(yàn)中觀察到，在基礎(chǔ)油中加入MoDTC添加劑并不能有效地減小TC4的摩擦和磨損，而TC4經(jīng)微弧氧化處理后，MoDTC添加劑的減摩及耐磨性能得到了明顯的提升.XPS及Raman分析表明，在MAO-TC4的接觸區(qū)表面發(fā)現(xiàn)有含MoS2潤(rùn)滑膜的生成，而這一情況并沒(méi)發(fā)生在TC4上.

從圖1所示的XRD及Raman圖可見(jiàn)，TC4樣品經(jīng)過(guò)微弧氧化處理后，在表面生成金紅石及銳鈦礦結(jié)構(gòu)為主的TiO2薄膜. TiO2是一種n型半導(dǎo)體，其表面上存在著很多氧空位(缺陷)，受外力激發(fā)會(huì)釋放出帶負(fù)電荷的電子[38,42-45]，而這些帶負(fù)電荷的顆粒是促進(jìn)MoDTC完全分解形成MoS2的反應(yīng)所必需的催化劑[41]. 因此，在邊界潤(rùn)滑條件下，受到機(jī)械力及摩擦導(dǎo)致的溫度升高的作用，MoDTC添加劑在表面TiO2薄膜的催化作用下，發(fā)生摩擦化學(xué)反應(yīng)生成了MoS2，從而減少了材料的摩擦和磨損.

Fig. 6 SEM micrographs of the worn surface圖6 磨損表面形貌的SEM照片

Fig. 7 SEM micrographs of wear scar on counter steel balls圖7 對(duì)偶鋼球磨痕形貌的SEM照片

值的指出的是，TC4表面也存在著天然的氧化物薄膜，但薄膜的厚度小于10 nm，此外，TC4基體的硬度較小，缺乏對(duì)表面氧化物薄膜的有力支撐，因此，TC4表面天然的氧化物薄膜在摩擦過(guò)程中極易被除去，而金屬鈦并不能在摩擦過(guò)程中有效催化降解MoDTC分子形成MoS2. 這也印證了使用XPS等技術(shù)在TC4表面接觸區(qū)內(nèi)沒(méi)有觀測(cè)到MoS2潤(rùn)滑膜的生成.因此，在基礎(chǔ)油中加入的MoDTC添加劑并不能有效地減小TC4的摩擦和磨損，即MoDTC添加劑并不適合潤(rùn)滑TC4.

Fig. 8 EDS mapping of elements Fe, O and Ti in wear scar under lubrication by MAO containing 1% MoDTC圖8 MAO +1% MoDTC油潤(rùn)滑下對(duì)偶鋼球磨痕內(nèi)的元素Fe, O和Ti的EDS分析圖譜

Fig. 9 Mo3d XPS spectra inside wear track under lubrication by PAO containing 1% MoDTC圖9 PAO+1% MoDTC油潤(rùn)滑下磨痕內(nèi)部的Mo3d XPS 譜圖

3 結(jié)論

Fig. 10 Raman spectra inside wear track of (a) Ti samples and (b) counter steel ball圖10 (a)Ti樣品及(b)對(duì)偶球磨痕內(nèi)部的拉曼光譜圖

a. 與未處理的TC4相比，微弧氧化改性后的TC4在含MoDTC基礎(chǔ)油潤(rùn)滑下表現(xiàn)出優(yōu)異的摩擦學(xué)性能，摩擦系數(shù)降低了87%，磨損率下降了3個(gè)數(shù)量級(jí).

b. TC4表面微弧氧化薄膜以金紅石及銳鈦礦結(jié)構(gòu)為主，薄膜提高了TC4基底的表面硬度，有效減小了黏著磨損與磨粒磨損，同時(shí)促進(jìn)MoDTC添加劑在邊界潤(rùn)滑條件下的摩擦化學(xué)反應(yīng)，在接觸區(qū)表面生成含有MoS2的潤(rùn)滑層，極大地減小了摩擦和磨損.