银镀层在边界润滑下的导电能力和载流摩擦学性能研究
发布时间：2020-04-03 01:26
【摘要】：滑动电接触广泛地应用于自动化控制、电力电子和航空航天等领域。作为电能传递的枢纽,其性能的优劣决定着整个系统的可靠性、稳定性、精确度和使用寿命。由于电流侵蚀,机械磨损和电化学腐蚀的耦合作用,滑动电接触的设计极具挑战。为了实现制作工艺简单,导电能力强,坑氧化能力强及使用寿命长的滑动电接触,本文以不同工艺制备的Ag镀层为接触副,电力复合脂作为润滑剂,设计研究边界润滑下电接触副的导电能力和载流摩擦学性能。采用电化学沉积的方法制备表面相对致密的Ag镀层,银石墨(Ag/C)复合镀层以及热处理的Ag镀层,通过XRD、SEM和EDS表征不同镀层材料的组织结构和成分组成。选用导电高分子材料聚苯胺粉末(PANI)作为多效添加剂,选用复合锂基润滑脂作为基础脂,制备新型电力复合脂,采用载流摩擦磨损试验机测试3种镀层材料在干摩擦和边界润滑下的导电能力载流摩擦学性能。结果表面,纯银镀层在边界润滑下具有优异的导电能力和摩擦学性能;在边界润滑下Ag镀层的平均摩擦系数达到0.056,仅为Ag/C在相同条件下的50%,Cu的75.0%;Ag的磨损宽度仅为0.34 m,约Cu和Ag/C在相同条件下磨痕宽度的61%;Ag的平均接触电阻值为44.6mQ,略高于干摩擦(仅高出4.5%);其优异的摩擦学性能主要归功于微米PANI的机械作用和摩擦反应膜的保护作用。为了进一步提高银镀层的膜基结合力、降低内部缺陷,达到抗腐蚀能力,载流能力和摩擦学性能的进一步优化。采用直流磁控溅射方法制备了环保型,组织致密,表面细腻的Ag镀层(MS-Ag),与电沉积相比,MS-Ag镀层无尖端效应,组织更为细腻致密。采用PANI作为添加剂,高温聚脲脂作为基础脂制备新型高温电力复合脂。选用电沉积Ag和Ag/C镀层作为对照组,考察MS-Ag在干摩擦和边界润滑下的导电能力和摩擦学性能。结果表明,MS-Ag摩擦系数和磨痕宽度最低,其磨痕宽度为0.368 mm,约为电沉积Ag的61.8%,Ag/C的71.6%;在边界润滑下,电流不仅能够起到减摩效果,还起到一定的抗磨作用,这主要归因于于电力复合脂产生的摩擦反应膜的保护作用,电流引起的摩擦表面软化作用和PAN1颗粒的微轴承作用。通过ANSYS有限元软件对本次试验摩擦磨损过程进行仿真,分析了接触区域的应力分布,推测出电沉积Ag镀层磨损的过程。
【图文】：
并按原样使用。使用两种商业电力复合脂作为参照脂。在本文中，它们被命逡逑名为ＣＧ１和ＣＧ２。其中，ＣＧ］由北京国电通通科技发展有限公司提供，ＣＧ２由长逡逑沙中诚石化有限公司提供，表２－１列出了邋ＰＡＮＩ的理化特性，图２－１显示了其ＳＥＭ逡逑图像。逡逑表２－１邋ＰＡＮＩ粉末的主要物理化学性能逡逑ｎ邋＾逦粒径邋相对分子质量逦密度逦电导率邋胃７逡逑品逦（摩尔比）逡逑１邋ＰＡ邋１－１０邋ｐｍ邋５００００－６００００逦０．３－０．５邋ｇ／ｃｍ３邋２邋Ｓ／ｃｍ逦＞３０％逡逑圈逡逑１邋１逦ＷＤ邋＝邋９．０邋ｍｍ逦Ｍａｇ：邋８．００邋Ｋ邋Ｘ逦Ｔｉｍｅ邋．１４：３１：０３逦｜｜｜｜｜｜逡逑图２－１邋ＰＡＮ丨颗粒的扫描电子显微镜（ＳＥＭ）图像逡逑镀层：使用上海松石公司获得的无氧铜（直径：１００ｍｍ＞＜５０ｍｍ＞＜ｌｍｍ，硬度：逡逑１２５ＨＶ）作为涂料基材。用于沉积银石墨（Ａｇ／Ｃ）复合镀层的石墨粉（粒径：＜５邋Ｍｍ）逡逑和ＶＰ０６－１２２邋／邋１２３分散剂均购自于德国Ｓｃｈｌｏｓｓ公司。银盐溶液购自中国航空工业逡逑集团公司。逡逑２．２．２制备与表征逡逑电力复合脂的制备和表征：锂复合润滑脂（作为Ｓ础润滑脂）根据文献［２２］生逡逑产。将３０？４０％？础油、１２－羟基硬脂酸和癸二酸加入烧杯中搅拌，升温到８０？９０邋°Ｃ逡逑溶解后，加入l#化锂水溶液，ＪＴ温约为ｎｏ？１２０邋°ｃｙ；ｒ：右皂化反应０．５？１邋ｈ后，逡逑升温至１３０邋°Ｃ脱水１邋ｈ邋：加入癸一酸搅拌，升温到１３０？１４０邋°ｃ，溶解癸二酸，加入逡逑３０％基础油，，降温１１０－１２0ｒ；缓慢滴加ＬｉＯＨ水溶解（热水溶解，水是ＬｉＯＨ质量逡逑的３－４倍以丨：）
＾１１逡逑＿ｙ逡逑图２－３所制备的镀层的表面和截面形貌：ａ）邋Ａｇ镀层的表面形貌．ｂ）邋Ａｇ镀层的截面形貌，ｃ）逡逑热处理Ａｇ链以的表面形貌，ｄ）热处理Ａｇ锻层的截面形貌，ｅ）邋Ａｇ／Ｃ复合链Ｍ的表｜ｆｔ丨形貌。逡逑图２－４示出了邋Ａｇ镀层和Ａｇ／Ｃ复合镀层的ＸＲＤ谱图。如图中叶以看出，Ａｇ逡逑和Ａｇ／Ｃ复合镀层的衍射峰对应于Ｓｉｌｖｅｒ－３Ｃ衍射峰｜５２１，由此看出，电沉积制备的逡逑Ａｇ和Ａｇ／Ｃ复合锻层晶体结构类型为ｂｃｃ结构，所对）、Ｖ：品格常数为ａ邋＝＿邋ｂ邋＝邋ｃ邋＝邋４．０８６。逡逑由ｆ石墨含贵ｌｈ常低，Ａｇ／Ｃ层的厶墨衍射\嘭海砍Ｈ酢４樱兀遥慕峁狗治鲋胁荒芽闯觯义希粒绾停粒纾枚撇阒谢静缓渌唷ｅ义希常埃埃板邋五义希玻担埃板澹危澹粒珏义希垮澹牵颍幔穑瑁椋簦邋义希澹冢撸危危ǎ玻玻埃╁危ǎ
本文编号：2612731
【图文】：
并按原样使用。使用两种商业电力复合脂作为参照脂。在本文中，它们被命逡逑名为ＣＧ１和ＣＧ２。其中，ＣＧ］由北京国电通通科技发展有限公司提供，ＣＧ２由长逡逑沙中诚石化有限公司提供，表２－１列出了邋ＰＡＮＩ的理化特性，图２－１显示了其ＳＥＭ逡逑图像。逡逑表２－１邋ＰＡＮＩ粉末的主要物理化学性能逡逑ｎ邋＾逦粒径邋相对分子质量逦密度逦电导率邋胃７逡逑品逦（摩尔比）逡逑１邋ＰＡ邋１－１０邋ｐｍ邋５００００－６００００逦０．３－０．５邋ｇ／ｃｍ３邋２邋Ｓ／ｃｍ逦＞３０％逡逑圈逡逑１邋１逦ＷＤ邋＝邋９．０邋ｍｍ逦Ｍａｇ：邋８．００邋Ｋ邋Ｘ逦Ｔｉｍｅ邋．１４：３１：０３逦｜｜｜｜｜｜逡逑图２－１邋ＰＡＮ丨颗粒的扫描电子显微镜（ＳＥＭ）图像逡逑镀层：使用上海松石公司获得的无氧铜（直径：１００ｍｍ＞＜５０ｍｍ＞＜ｌｍｍ，硬度：逡逑１２５ＨＶ）作为涂料基材。用于沉积银石墨（Ａｇ／Ｃ）复合镀层的石墨粉（粒径：＜５邋Ｍｍ）逡逑和ＶＰ０６－１２２邋／邋１２３分散剂均购自于德国Ｓｃｈｌｏｓｓ公司。银盐溶液购自中国航空工业逡逑集团公司。逡逑２．２．２制备与表征逡逑电力复合脂的制备和表征：锂复合润滑脂（作为Ｓ础润滑脂）根据文献［２２］生逡逑产。将３０？４０％？础油、１２－羟基硬脂酸和癸二酸加入烧杯中搅拌，升温到８０？９０邋°Ｃ逡逑溶解后，加入l#化锂水溶液，ＪＴ温约为ｎｏ？１２０邋°ｃｙ；ｒ：右皂化反应０．５？１邋ｈ后，逡逑升温至１３０邋°Ｃ脱水１邋ｈ邋：加入癸一酸搅拌，升温到１３０？１４０邋°ｃ，溶解癸二酸，加入逡逑３０％基础油，，降温１１０－１２0ｒ；缓慢滴加ＬｉＯＨ水溶解（热水溶解，水是ＬｉＯＨ质量逡逑的３－４倍以丨：）
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