聚四氟乙烯表面微摩擦学特性的改性

聚四氟乙烯表面微摩擦学特性的改性

第18卷第6期

、,01.18No.6

中国有色金属学报

TheChineseJournalofNonferrous

2008年6月

Metals

Jun.2008

文章编号:1004-0609(2008)06-1129—06

聚四氟乙烯表面微摩擦学特性的改性

高维丽

(哈尔滨理工大学材料科学与工程学院,哈尔滨150040)

摘要:利用离子注入系统PSII和MEVVA80-10型离子注入机,采用射频磁控溅射和等离子束注入沉积两种技

术,制备Ag、A1203、PTFE和A1203胛FE纳米复合薄膜。采用XRD、AFM/FFM和纳米探针测试方法,研究5

种薄膜改性聚四氟乙烯(PTFE)表面微摩擦学特性的效果。结果表明:在相同磨损测试条件下,离子注入技术制备

的舢203/FIFE纳米复合薄膜的损伤深度比其他样品的浅,样品的耐磨性至少增加4倍;铝离子注入A1203胛FE

纳米复合膜的化学成分主要是Al、F、C、O和N;除C2F4峰外,还存在AIF3、A1203和AIN峰,且A1203为y相,呈体心立方结构:薄膜硬度达到0.15、0.19和0.65GPa;弹性模量为0.9、1.5和2.2关键词:纳米复合薄膜;A1203;聚四氟乙烯;摩擦特性;表面改性中图分类号:TB

43

GPa。

文献标识码:A

ModificationofsurfacetribologycharacteristicofPTFE

GAO

Wji.1i

(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,HarbinUniversityofScience

andTechnology,Harbin150040,China)

Abstract:Usingionimplantation

systemPSIland

MEWA80—10

ionimplantation

machine,Ag,A1203,P邗E,

A1203/Pmnanometer

Using

laminated

filmswerepreparedbyRFmagnctronsputteringandplasmabeamsintosedimentary.

test

XRD.AFM/FFMandnanometerprobe

method,thePTFE

surfacetribologycharacteristicoffivekindsof

condition,A1203/PTFEnanometer

modifiedfilmswerestudied.Theresultsshowthatunderthesame

test

laminated

film’sdamagedepthmadebytheionimplantationtechnologyisshallowerthanthoseofothersamples,whilethewear

resistance

increasesatleast4times.ThechemicalcompositionofaluminumionimplantationA1203/PTFEnanometer

mainlyAI,F'C,OandN.AIF3,A1203andA1Npeaksexist

as

compoundfilmsis

wellas

C2F4

peak,andA1203

is

r-phase

withbody—centeredcubicstructure.Thehardnessofthefilmachieves0.15,O.19andO.65GPa.Theelasticmodulusis0.9,

1.5and2.2GPa.

Keywords:nanometercompoundmembrane;A1203;PTFE:tribologycharacteristic;superficialmodification

自1989年我国借鉴前苏联先进技术开始研制弹性金属塑料瓦(EMP)以来【l】,虽然利用聚四氟乙烯(PTFE卜一金属弹性瓦改善了轴承瓦面的耐磨性【2】,使轴瓦发热问题在一定程度上得到解决【3】。但另一个难题一直没有解决:即由于聚四氟乙烯材料的摩擦因数较小【4】,且随着轴瓦转速的增大磨损情况将趋于严重,尤其是在停机时,油膜失去作用,产生瞬时干磨擦。如何使这一难题得到解决,是提高EMP瓦寿命及质

收稿日期:2008-01.12;修订日期:2008-05-16

量的关键,已成为制造商亟待解决的问题。PTFE改性研究己成为近20年来材料领域研究的热点之一【5吲,

基本的改性原理都是直接物理掺烈’7.8】,如日本东芝公

司为改善PTFE的压缩弹性、蠕变性和耐磨性,在PTFE中填充玻璃纤维和MoS2。张招柱等【9】利用Pb304、PbO和Cu20这3种金属氧化物填充PTFE,对干摩擦与GCrl5轴承钢对磨时的摩擦学性能进行了研究。穆焕文和陈新康【l0】利用活性改性剂对PTFE变

通讯作者:高维丽,副教授;电话:0451-86392555;E-mail:weili_gao@126.com

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