温度对电沉积纯银镀层和纯银/银石墨复合镀层磨损性能和行为的影响
发布时间：2020-12-10 22:14
本文中使用电沉积方法在铜基表面分别制备了纯银镀层和纯银/银石墨复合镀层,研究了不同温度下两种镀层的磨损性能和行为.研究表明:室温至120℃,纯银镀层磨损机理为轻微的黏着磨损,摩擦系数稳定在0.350.45左右,磨损率为3×10-14 m3/（N·m）左右;240480℃,镀层磨损机理为明显的黏着磨损,磨损率急剧增加,摩擦系数不稳定.纯银/银石墨复合镀层在室温至240℃的磨损机理为轻微的黏着磨损,平均摩擦系数在0.1左右,磨损率增加缓慢;当温度超过240℃时,由于抗高温石墨膜的破裂,出现了严重的塑性变形;480℃时,复合镀层磨损机理主要表现为明显的磨粒磨损,摩擦系数不稳定,磨损率达到46×10-14 m3/（N·m）,耐磨性优于纯银镀层.
【文章来源】：摩擦学学报. 2017年02期 第257-262页 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
镀层在不同温度下摩擦系数随时间变化的曲线
变化，导致摩擦副改变，摩擦系数下降.图1(b)为纯银/银石墨复合镀层在不同温度下磨损1h摩擦系数随时间变化的曲线.室温至360℃区间内，纯银/银石墨复合镀层的摩擦系数都在0.1左右，到了480℃镀层的摩擦系数增至0.44，说明镀层的石墨自润滑膜层可能发生了完全破坏，导致磨损性能下降.随着温度的升高，复合镀层的摩擦系数出现了不同程度的波动，这是因为在加热温度过程中石墨吸附的水蒸气发生脱附以及摩擦过程中瞬现高温，石墨膜破裂，发生了“粉尘磨损”.Lancaster[21]发现，当温度超过150℃就会发生“粉尘磨损”.从图2中可以看到石墨的面积分数随温度的升高逐渐降低，镀层的润滑层逐渐失去，发生了“粉尘磨损”，通常“粉尘磨损”的磨损率数倍于室温磨损，一般认为这是因为磨损时C原子悬空共价键之间的结果.就摩擦系数来看，360℃以下纯银/银石墨复合镀层的耐磨性比纯银镀层更好.2.2镀层磨损率的分析磨损率反应了材料消耗的问题，磨损率越大，材料的使用寿命就越短.如图3所示，两种镀层的磨损率整体随温度的上升而增加，240℃以后纯银镀层的磨损率增加速率要明显比复合镀层大.这是因为纯银随温度增加硬度下降，导致磨损率增加，而复合镀层中形成的石墨膜由于受加热温度过程中石墨吸附的水蒸气发生脱附以及摩擦过程中瞬现高温而破裂，发生“粉尘磨损”，耐磨性能下降，磨损率增加.其中，室温至240℃，纯银镀层和银石墨复合镀层的磨损率变化相对较缓且其磨损率相差不大，纯银镀层的磨损率在3×10-14m3/(N·m)左右，而纯银/银石墨复合镀层的磨损率在10×10-14m3/(N·m)左右；在240~480℃区间内，纯银镀层的磨损率增长速度明显大于银石墨复合镀层.480℃时，纯银镀层磨损率增大到229×10-14m3/(N·m)；而复合镀层内由?
温下纯银镀层在磨球的作用下发生了塑性变形，银层受到挤压，磨痕边缘形成“山丘”状结构，表现为轻微的黏着磨损[见图4(a)].当温度达到120℃时，由于受热原因，纯银镀层微微软化致使塑性变形加重，磨痕现“凸”线性[见图4(b)]，此时摩擦表面温度较高，Ag发生氧化形成氧化膜，摩擦系数和磨损率都有所降低，但其磨损机理仍然表现为轻微的黏着磨损.随着温度进一步增加，Ag高温下的软化以及氧化膜失效致使摩擦系数极度不稳定，磨损率急速增加.240℃时，纯银镀层的接触峰点在磨损过程中瞬现高温(局部高温只持续几个毫秒)，然而由于摩擦副的体积远远大于接触峰点，一旦脱离接触，峰点温度迅速下降，摩擦表面处于这种状态下，氧化膜将发生破裂，使接触峰点产生黏着，随后在滑动中黏着结点破坏[22]，塑性变形加剧[见图4(c)]，摩擦系数开始有轻微浮动.360和480℃时，纯银镀层出现了严重的塑性变形和黏着剥落导致的镀层迁移[如图4(d~e)]，这样的存在状态是不稳定的，摩擦系数起伏波动和磨损率的骤增也印证了磨损过程的不稳定性.复合镀层在室温、120和240℃的磨痕比较光滑平整，只出现少量黏着剥落坑、“凸”线性以及擦伤磨损的痕迹，摩擦系数非常稳定，磨损率较低，其主要原因是石墨的加入形成了一层抗高温的石墨膜，使镀层的自润滑效果很好[见图4(a')、(b')和(c')].但当温度超过240℃时，一方面由于受加热温度过程中石墨吸附的水蒸气发生脱附，另一方面由于接触峰点在磨损过程的瞬现高温，石墨润滑膜易发生破裂，所以复合镀层的摩擦系数开始不稳定，但磨损率增加不大.360℃时，复合镀层出现了更为明显的镀层迁Fig.3Wearrateofthepuresilverandthesilver/silver-graphitecompositecoatingsafterslidingfor1hatelevatedtemperatures图
【参考文献】：
期刊论文
[1]220kV隔离开关发热缺陷检测及处理[J]. 许加凯,陈诗澜,王飞飞,郑志强. 电气开关. 2016(05)
[2]高压隔离开关触指压力测试仪研究与设计[J]. 付克勤,陈亚东,万书亭. 机械设计与制造. 2016(10)
[3]高压户外式隔离开关缺陷分析及完善化改造[J]. 韩磊,鲁爱斌,纪依依. 河北电力技术. 2016(02)
[4]GW16(17)型隔离开关防水方法研究与实践[J]. 孙亚辉. 高压电器. 2016(02)
[5]GW4型隔离开关触头发热原因分析及措施[J]. 张霁月,孙正来,卫功存,朱兴刚,谢正勇,徐飞. 安徽电气工程职业技术学院学报. 2014(01)
[6]隔离开关触头寿命的试验研究[J]. 杨堃,宋杲,曹德新,和彦淼,林凡田,解守华. 智能电网. 2014(02)
[7]Fe-Mo-石墨和Fe-Mo-Ni-石墨的高温摩擦磨损行为[J]. 马文林,陆龙,郭鸿儒,王静波,贾辉,张树伟,吕晋军. 摩擦学学报. 2013(05)
[8]户外高压隔离开关电触头发热及其在线监测[J]. 王富勇,方瑞明,陈华贵. 宁夏工程技术. 2011(02)
[9]户外高压隔离开关过热的原因及对策[J]. 吴振. 机电信息. 2010(24)
[10]户外高压隔离开关常见缺陷分析及对策[J]. 林岩. 硅谷. 2010(03)
硕士论文
[1]户外高压隔离开关用银石墨自润滑复合镀层的制备及性能研究[D]. 稂耘(Yun Mitchell Lang).南昌航空大学 2015
本文编号：2909365
【文章来源】：摩擦学学报. 2017年02期 第257-262页 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
镀层在不同温度下摩擦系数随时间变化的曲线
变化，导致摩擦副改变，摩擦系数下降.图1(b)为纯银/银石墨复合镀层在不同温度下磨损1h摩擦系数随时间变化的曲线.室温至360℃区间内，纯银/银石墨复合镀层的摩擦系数都在0.1左右，到了480℃镀层的摩擦系数增至0.44，说明镀层的石墨自润滑膜层可能发生了完全破坏，导致磨损性能下降.随着温度的升高，复合镀层的摩擦系数出现了不同程度的波动，这是因为在加热温度过程中石墨吸附的水蒸气发生脱附以及摩擦过程中瞬现高温，石墨膜破裂，发生了“粉尘磨损”.Lancaster[21]发现，当温度超过150℃就会发生“粉尘磨损”.从图2中可以看到石墨的面积分数随温度的升高逐渐降低，镀层的润滑层逐渐失去，发生了“粉尘磨损”，通常“粉尘磨损”的磨损率数倍于室温磨损，一般认为这是因为磨损时C原子悬空共价键之间的结果.就摩擦系数来看，360℃以下纯银/银石墨复合镀层的耐磨性比纯银镀层更好.2.2镀层磨损率的分析磨损率反应了材料消耗的问题，磨损率越大，材料的使用寿命就越短.如图3所示，两种镀层的磨损率整体随温度的上升而增加，240℃以后纯银镀层的磨损率增加速率要明显比复合镀层大.这是因为纯银随温度增加硬度下降，导致磨损率增加，而复合镀层中形成的石墨膜由于受加热温度过程中石墨吸附的水蒸气发生脱附以及摩擦过程中瞬现高温而破裂，发生“粉尘磨损”，耐磨性能下降，磨损率增加.其中，室温至240℃，纯银镀层和银石墨复合镀层的磨损率变化相对较缓且其磨损率相差不大，纯银镀层的磨损率在3×10-14m3/(N·m)左右，而纯银/银石墨复合镀层的磨损率在10×10-14m3/(N·m)左右；在240~480℃区间内，纯银镀层的磨损率增长速度明显大于银石墨复合镀层.480℃时，纯银镀层磨损率增大到229×10-14m3/(N·m)；而复合镀层内由?
温下纯银镀层在磨球的作用下发生了塑性变形，银层受到挤压，磨痕边缘形成“山丘”状结构，表现为轻微的黏着磨损[见图4(a)].当温度达到120℃时，由于受热原因，纯银镀层微微软化致使塑性变形加重，磨痕现“凸”线性[见图4(b)]，此时摩擦表面温度较高，Ag发生氧化形成氧化膜，摩擦系数和磨损率都有所降低，但其磨损机理仍然表现为轻微的黏着磨损.随着温度进一步增加，Ag高温下的软化以及氧化膜失效致使摩擦系数极度不稳定，磨损率急速增加.240℃时，纯银镀层的接触峰点在磨损过程中瞬现高温(局部高温只持续几个毫秒)，然而由于摩擦副的体积远远大于接触峰点，一旦脱离接触，峰点温度迅速下降，摩擦表面处于这种状态下，氧化膜将发生破裂，使接触峰点产生黏着，随后在滑动中黏着结点破坏[22]，塑性变形加剧[见图4(c)]，摩擦系数开始有轻微浮动.360和480℃时，纯银镀层出现了严重的塑性变形和黏着剥落导致的镀层迁移[如图4(d~e)]，这样的存在状态是不稳定的，摩擦系数起伏波动和磨损率的骤增也印证了磨损过程的不稳定性.复合镀层在室温、120和240℃的磨痕比较光滑平整，只出现少量黏着剥落坑、“凸”线性以及擦伤磨损的痕迹，摩擦系数非常稳定，磨损率较低，其主要原因是石墨的加入形成了一层抗高温的石墨膜，使镀层的自润滑效果很好[见图4(a')、(b')和(c')].但当温度超过240℃时，一方面由于受加热温度过程中石墨吸附的水蒸气发生脱附，另一方面由于接触峰点在磨损过程的瞬现高温，石墨润滑膜易发生破裂，所以复合镀层的摩擦系数开始不稳定，但磨损率增加不大.360℃时，复合镀层出现了更为明显的镀层迁Fig.3Wearrateofthepuresilverandthesilver/silver-graphitecompositecoatingsafterslidingfor1hatelevatedtemperatures图
【参考文献】：
期刊论文
[1]220kV隔离开关发热缺陷检测及处理[J]. 许加凯,陈诗澜,王飞飞,郑志强. 电气开关. 2016(05)
[2]高压隔离开关触指压力测试仪研究与设计[J]. 付克勤,陈亚东,万书亭. 机械设计与制造. 2016(10)
[3]高压户外式隔离开关缺陷分析及完善化改造[J]. 韩磊,鲁爱斌,纪依依. 河北电力技术. 2016(02)
[4]GW16(17)型隔离开关防水方法研究与实践[J]. 孙亚辉. 高压电器. 2016(02)
[5]GW4型隔离开关触头发热原因分析及措施[J]. 张霁月,孙正来,卫功存,朱兴刚,谢正勇,徐飞. 安徽电气工程职业技术学院学报. 2014(01)
[6]隔离开关触头寿命的试验研究[J]. 杨堃,宋杲,曹德新,和彦淼,林凡田,解守华. 智能电网. 2014(02)
[7]Fe-Mo-石墨和Fe-Mo-Ni-石墨的高温摩擦磨损行为[J]. 马文林,陆龙,郭鸿儒,王静波,贾辉,张树伟,吕晋军. 摩擦学学报. 2013(05)
[8]户外高压隔离开关电触头发热及其在线监测[J]. 王富勇,方瑞明,陈华贵. 宁夏工程技术. 2011(02)
[9]户外高压隔离开关过热的原因及对策[J]. 吴振. 机电信息. 2010(24)
[10]户外高压隔离开关常见缺陷分析及对策[J]. 林岩. 硅谷. 2010(03)
硕士论文
[1]户外高压隔离开关用银石墨自润滑复合镀层的制备及性能研究[D]. 稂耘(Yun Mitchell Lang).南昌航空大学 2015
本文编号：2909365
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