二次阳极氧化工艺参数对摩擦系数的影响

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1993.04.019 第I5卷第4期 北京科技大学学报 Vol.15 No.4 1993年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.1993 二次阳极氧化工艺参数对摩擦系数的影响 江光*李久青·徐源*·肖珩· 摘要：研究了二次阳极电解法在氧化膜沉积固体润滑剂工艺中务参数对摩擦系数的影响。发 现溶液浓度、电流密度和H值等对摩擦系数无明最的直接影胸、但它们可与处理时间匹配能 改变膜的色泽。膜的色泽加深使摩擦系数降低。加热处理可降低摩擦系数，当有氩气保护 时、这种作用更为明最。分析了二次阳极处理后膜的摩擦系数下降的机理。 关键词：铝，阳极氧化摸.二次阳极氧化、润滑膜，学擦系数 Effect of Reanodizing Technological Factors on Friction Coefficient Jiang Cuang'Li Jiuqing.Xu Yuan*·Xiao Heng· ABSTRACT:The effect of reanodizing techological factors on friction coefficient of lubri- cant anodic film was investigaed.Results revealed that the influence of reanodizing current density pH value and concentration of (NH.)MoS solution on friction coefficient were all indirect.The colorness of reanodizing film was adjusted by these factors connected with reanodizing time.High temperature post-treatment.particularly in Ar2 environment, could further more lower friction coefficient.Also the mechanism of lowering of friction coefficient after reanodizng treatment was discussed. KEY WORDS:aluminium,anodizing.reanodizing.lubricant film,friction coefficient 铝的硬质阳极氧化工艺已获得广泛的应用。虽然硬质膜有许多优点，但其摩擦系数高 ,易发生粘着磨损、成为限制其应用的1个因素。尤其是在重载荷和摩擦的初期，这些现 象更为严重。为提高阳极氧化膜的减磨和润滑性能，可通过多种途径在膜表面及孔中施加 润滑剂-引，其中在硫代钼酸铵溶液中对阳极氧化膜进行二次阳极处理沉积固体润滑剂的 工艺受到了较大的重视，并在工业上获得较广泛应用。 本文作者在以前研究工作的基础上，详细研究了二次阳极氧化处理的工艺参数及后处 理制度对膜的摩擦系数的影响，并讨论了其润滑机理。 1 实验方法 *1992一11一18收稿第一作若：男，3！岁，硕士、程师 +国家自然科学基金资助项片 *国家核安全问 **表而科学及腐蚀I程系(Department of Surface Science and Corrosion Engincering)

第 15 卷第 期 4 19 年 月3 8 北 京 科 技 大 学 学 报 J u a o r n l o U f n i e v r s i y t o f S e i e e a n c n d T e c h n o l o y e gi B j i n g V 0 1 . 15 N o 一 4 A 妞 g · 19 9 3 二次阳极氧化工艺参数对摩擦系数的影响 + 江 光 ` 李 久青 “ 徐 源 ` ’ 肖 琦 * ’ 摘 要 研 究:了二次 阳 极电解法 在氧化膜沉积固 体润 滑剂 工 艺 中各参 数对摩擦 系数 的影响 。 发 现溶液浓度 、 电流密度和 值等p H对摩擦 系数无明 显的 直接影响 , 但它们 可与处理时间匹 配能 改变膜 的色 泽 。 膜 的 色泽加 深 使摩擦 系数降 低 。 加热 处理 可 降 低摩擦 系数 , 当有 氢气保 护 时 , 这种作用更 为明 显 。 分 析了二次 阳极 处理后 膜的摩擦系数下降 的机理 。 关键词 : 铝 阳极氧化 膜 , 二次 阳 极氧化 , 润滑膜 , 摩擦系 数 E fe e t o f R e a n o d i z i n g T e e h n o l o g i e a l F a e t o r s o n F r i e t i o n C o e m e i e n t J i a o g c o a 塔 ` 乙1 t,i u 叮呷 “ 而 物 a , 2 “ J 再1 “ o H七I茗 “ A B S T R A C T : T h e e fe e t o f r e a n o d i z i n g t e e h o l o g i e a l af e t o r s o n fr i e t i o n e o e if e i e n t o f l u b r i - e a n t a n o d i e if lm w a s i n v e s t i g a e d . R e s u l t s r e v e a l e d t h a t t h e i n fl u e n e e o f r e a n o d i z i n g e u r er n t d e n s i t y P H v a l u e a n d e o n e e n t r a t i o n o f ( N H 4 ) ZM o S 4 s o l u t i o n o n fr i e t i o n e o e if e i e n t w e r e a l l i n d i r e c t . T h e e o l o r n e s s o f r e a n o d i z i n g if lm w a s a dj u s t e d b y t h e s e af c t o r s e o n n e e t e d w i th er a n o d iiZ n g ti m e . H ig h t e m P e r a t u r e P o s t一 t r e a t m e n t , P a r t i e u l a r ly i n A r Z e n v i r o n m e n t , e o u ld fu r t h e r m o r e l o w e r fr i e t i o n e o e if e i e n t . A l s o t h e m e e h a n i s m o f l o w e r i n g o f fr i e t i o n e o e if e i e n t a ft e r r e a n o d i z n g t r e a t m e n t w a s d i s e u s s e d K E Y W O R D S : a l u m i n i u m , a n o d i z i n g , r e a n o d i z i n g , l u b r i e a n t 行lm , 爪e t i o n e o e 伍ic e n t 铝的 硬质 阳极 氧化工艺 已 获 得广 泛的应 用 。 虽然 硬 质膜 有许多优点 , 但其摩擦系数 高 , 易发 生粘 着磨 损 , 成 为限制其应 用 的 1 个 因素 。 尤其是在重 载荷 和摩 擦的初期 , 这 些现 象更为严重 。 为提高阳极氧 化膜的减 磨和 润滑性 能 , 可通过多 种 途径在膜表面 及孔 中施加 润 滑 剂【`一 , l 。 其中在 硫代铝 酸钱 溶液 中对 阳极 氧化膜进行二 次阳极处理沉积 固体润滑 剂 的 工艺 受到 了 较大 的重 视#[] , 并在工 业上 获得较广 泛应用 。 本文 作者在 以 前研究工 作的基础 上 , 详细研 究了二 次 阳极氧化处理 的工艺 参数及后处 理制 度对膜的摩擦系 数的影 响 , 并讨论 了其润 滑机理 。 1 实 验方法 ` 19 9 2一1 一18 收稿 第一 作者 : 男 . 31 岁 , 硕士 , 一 卜程 师 十 国家 自然科学 基金资助 项 月 * 国家 核安全局 “ 表 面 科学 及 腐蚀工 程系 ( D e p a r t m e n t o f S u r fa o e S e i e n e e a n d C o r r o s i o n E n g i n e e r i n g ) DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1993. 04. 019

·420· 北京科技人学学报 1993年No.4 暴露面积为14mm×50mm的上.业纯铝片状样品经除油和电解抛光 (HCOa:C,HSOH=4:l.3-15℃15~20V.3~4min)后在疏酸或草酸中阳极氧化：再在 10%(vol)的HNO,浸泡10min后，在硫代钼酸铵溶液中进行二次1极电解处理。消洗、 热风干燥(70℃)后直接或经加热处理后再测动摩猕系数。摩擦系数用粘看磨损试验机测 定。利用GCrl5钢球对样品加载，L.作台以【mm/s速度行进，行程I5mm,往复运 动。每次实验选用I个除油的钢球，摩擦阻力山应变片转换在记录纸上.。用KLAXON EM5CB1一W,型划痕仪以400g垂直载荷循环7300次（压头为表面镀铬环）测耐磨性， 用样品失重评定耐磨性的优劣。 2实验结果与讨论 2.1二次阳极氧化工艺对擦系数的影响 二次阳极电解沉积过程受溶液浓度，pH值.电流密度等因素的影响、通过控制这此 条件和氧化时间可得到由淡黄到近黑色的膜。实验证明颜色的加深是孔中沉积的产物增多 的缘故1。表】一表3分别列出膜的颜色、溶液浓度、电流密度和pH值对动摩擦系数的影 响。可以看出、膜的色泽对摩擦系数有明显影响，随着颜色加深，摩擦系数逐渐下降。当 膜的颜色变为近黑色时，相对于未经二次阳极处理的样品，摩擦系数由0.70降到0.10， 很好地改善了表面润滑条件。pH值的影响在轻载下不很明显，重载下可发现随着pH值 升高到碱性范围后摩擦系数增人了。这是由于本体溶液pH值较高时、孔内溶液酸化程度 较小，不利于产物的沉积，因此润滑性较差。电流密度和溶液浓度对摩擦系数无直接影 响，它们通过对膜色泽和光泽的影响改变摩擦系数。 表】不同色泽样品的动摩擦系数 Table I Kinetic friction coefficient of the samples with different colour and lustre 动摩擦系数4 色泽 :艺茶件 0.98N正压力4.90N正压力 灰照色 次氧化M:15%H,SO 0.70 2.7A./dm3-10℃，轲化120min 绿色 0.60 金黄色 60min化膜.其他条件同上 0.72 二次电解液0.5%.70mA/dn2 橙色 120min化膜.5%，20mA/dm 0.65 棕色 120min化股.0.05%.20mA/dm 0.42 0.30 巧克力色有光涕 120min化膜.0.5%.50mA,'dm 0.【2 0.2 巧克力色·无光洋 120min化膜0.05%，I50mA/drm 0.14 0.14 近黑色，有光泽 120min4化摸.0.05%.100mA/dm' 0.10 0.09

· 2 4 0 · 北 京 科 技 大 货 学 报 年 1 N 3 9 9 o . 4 暴 露 面 积 为 1 m m 4 ` 的 上 业 纯 铝 片 状 样 品 经 除 油 和 电 解 抛 光 5 m m 0 H e ( l o : 4 e Z H H s o = 4 : 1 . 一 ℃ 1 5 3 , 15 一 加V , 3 一 4 m i n ) I占在 硫 酸 或 草 酸 中 阳 极 氧 化 ;再 在 10 % ( v o l) 的 H N O : 浸 泡 10 m i , 1 后 , 在硫 代铂 酸 按 溶 液 中进 行 二 次 阳 极 电 解 处 理 。 清 洗 、 热 风 干 燥 ( 70 ℃ )后 直接或 经 加 热 处理 后再 测 动 摩擦 系 数 。 摩 擦系 数用粘 着 磨损 试 验 机测 定 。 利 用 G C lr s 钢球 对 样 品 加 载 , 工作台 以 l m m / s 速 度 行 进 , 行 程 15 m m , 往 复 运 动 。 每 次实 验 选 用 l 个除 油 的 钢 球 , 摩 擦阻 力 山应 变 片转换 在 记 录纸 上 。 用 K L A X O N EM S C BI 一W 3 型 划 痕 仪 以 4 0雌 垂 直载 荷循 环 7 3 0 次 ( 压头 为表面镀铬 环 ) 测耐 磨性 , 用样 品 失重评 定耐 磨性 的 优劣 口 2 实验结果与讨论 2 . 1 二次阳 极氧化工艺 对摩擦 系数的影 响 二 次阳极 电解沉积过 程受 溶 液浓 度 、 p H 位 、 电 流 密度 等 因素 的影 响 , 通 过控制这些 条件 和氧 化时 间 可得 到 由淡 黄到近 黑色的 膜 。 实验证 明颜 色的加深是孔 中沉 积 的 产物增多 的缘 故 15 。 表 卜表 3 分别 列 出膜 的 颜色 、 溶 液浓 度 、 电流 密度 和 p H 值对动 摩擦 系数的 影 响 。 可 以 看 出 , 膜 的 色泽 对摩擦 系数有明 显影 响 , 随 着颜 色加深 , 摩擦 系 数逐 渐 下降 。 当 膜 的 颜 色 变为 近 黑 色 时 , 相 对 于未经 二次阳 极处 理的 样 品 , 摩 擦 系数由 0 . 70 降到 0 . 10, 很 好 地 改善 了表 面润 滑条 件 。 p H 值的 影响 在 轻载 下 不 很明 显 , 重载 下 可发现 随着 p H 值 升高到碱性 范围 后 摩擦系数增 人 了 。 这是 由于本 体溶 液 p H 值较 高时 , 孔 内溶 液酸 化程度 较小 , 不 利于产 物的 沉 积 , 因此润 滑性 较差 。 电 流 密度 和 溶液浓度对 摩擦 系 数无直 接影 响 , 它们通 过对 膜色 泽和 光泽 的影响 改变 摩擦系数 。 表 I 不 同色泽样品的动 脚擦系数 T a 卜I c 1 K i n e t i e fr i c t i o n e舰 m c i e n t o f t h e s a m Pl cs w i比 di fe r e n t e o l o u r a n d l u s t 代 色 泽 艺条件 动摩擦 系数 粼 O . 9 8 N 正 压 力 4 . g O N 正 压 力 灰黑 色 次钒化 为 : 1 5% H 2 5 0 4 , 2 . 7A / d 而 、 3一 10 ℃ 氧化 120 m in nU,J 6 , 口 r 绿 色 金 黄色 巧 克 力色 . 有 光泽 巧 克 力色 . 无 光洋 近黑 色 . 有 ` 光泽 6 f) m , n 社化膜 , 其他条件 同 } - 二 次电解液 0 . 5% . 70 m A / 山n Z 一Zo m i n 拭化膜 . 5 0, , 20 m A / d m Z 1 2o m i n 做化膜 `) . 0 5% . 2 0 一n A , d m Z 一Zo m i n 城化膜 . 0 5 % 、 s o m A / d m ’ 12 0 m . n 锻化膜 , 0 0 5% , 150 m A / d nr Z 12 0 In i , 1 轼化 膜 , 0 . 0 5 % . l o o l n A / d nr Z 0 6 5 0 4 2 (少 . 1 2 () . 】4 () . 1《) () 、 3 ( ) ( 1 . 12 0 . 14 0 . 0 9 橙棕 色

Vol.15 No.4 江光等：二次阳极氧化工艺参数对摩擦系数的影响 ·421· 表2二次电解电流密度及浓度对：的影响 Table 2 Effect of current densities and concentration in reanodizing processes on the kinctic friction coefficient 动摩擦系数4 色泽 生成条件 0.98N正压力4.90N正压力 90μm氧化膜，100mA/dm2 巧克力色，有光泽 0.10 0.09 0.005%,氧化120min 90m氧化膜，100mA,'dm 巧克力色，有光泽 0.11 0.10 0.10%,氧化至300V 90um氧化膜，100mA/dm, 近黑色，有光泽 0.10 0.10 0.05%.氧化至300V 90um氧化膜，100mA/dm2, 深棕 0.11 0.09 0.1%.氧化至300V 90um氧化膜，100mA/dm、 黄色 0.70 0.5%.氧化至击穿电压 90um氧化膜20mA/dm. 巧克力色，有光泽 0.11 0.11 0.1%氧化至300V 90um氧化膜.35mA/dm, 棕色 0.32 0.29 0.1%氧化至300V 90um氧化膜.35mA%/dm 巧克力色 0.12 0.12 0.1%氧化至300V 90m氧化膜，75mA/dm 巧克力色 0.11 0.11 0.1%氧化至300V 90μm氧化膜，100mA/dm2, 棕色 0.30 0.26 0.1%氧化至300V 90μm氧化膜，l50mA/dm2. 巧克力色 0.15 0.14 0.1%,氧化至300V 90m氧化膜，200mA/dm 棕色 0.35 0.28 0.1%,氧化至300V 表3二次电解液pH对动摩擦系数的影响 Table 3 Effect of pH value of reanodizing electrolyte on the kinetic coefficient 色泽 生成条件 动摩擦系数4 0.98N正压力4.90N正压力 棕色 70m膜0.5%.100mA/dm,pH8.00 0.34 0.30 棕色 70um膜，0.5%，100mA/dm,pH9.80 0.31 0.36 棕色 70m膜，0.5%.100mA/dm',pH11.20 0.32 0.41 棕色 70m膜，0.5%，100mA/dm',pH12.30 0.30 0.44 2.2电解沉积后高温处理的影响 对已经过二次阳极处理的膜进行高温处理，可促进孔内沉积物的转变，达到进一步降

V o l . 15 N O . 4 江 光等 : 二次 阳极氧化工艺参数对摩擦系数的影响 4 2 1 表 2 二次 电解电流密 度及 浓度对 升 的影响 T a b l e 2 E f fe e t o f e ru r e n t d e ns iti se a n d e o n c e n rt a ti o n 代 a n o d让 i n t h e k i n e 6 e f r i e 6 o n e o e fi C i e n t 色 泽 生成条件 动 摩擦 系数 拜 .0 89 N 正 压力 .4 g ON 正 压力 巧克力色 ,有 光泽 9。召印 氧化膜 1 0 m A / d m Z 0 . 1 0 0 . 0 9 0 00 5% ,氧 化 12 Om i n 巧克力 色 ,有光泽 9 0召m 氧化膜 , I o o m A , / d m 卫 乞一。 % , 氧化至 300 v 0 . 1 1 0 . 1 0 近黑色 , 有光泽 9 0尸m 氧化 膜 , x0 Om A / d m Z , 0 、 1 0 0 . 10 0 . 0 5% , 氧化至 30 0 V 深 棕 9 0尸m 氧化膜 , 1 0o m A / d m Z , 0 . 1% , 氧化至 3 0 0 V 9 0产m 氧化膜 , 一o o m A / d m Z , 0 . 1 1 0 . 0 9 黄 色 0 . 7 0 0 5 % , 氧化至击 穿 电压 巧克力色 , 有光 泽 90祥m 氧化膜 , 20 m A / d nr Z 0 . 1 % , 氧化至 3 0 0 V 9 0召m 氧化膜 , 3 5 m A / d m Z , 0 . 1 1 0 . 11 棕 色 0 . 32 0 . 2 9 0 . 1% 、 氧化至 30 0 V 巧克力色 0 . 1 2 0 . 12 巧克力色 0 . 1 1 0 . 1 ] 棕 色 0 . 14 棕 色 9 0尸rn 氧化膜 , 3 5 rn A o, / d m Z 0 . 1% 氧化 至 300 V 9 0产 m 氧化膜 , 7 5m A / d m Z 0 . 1% , 氧化至 3 0 0 V 9 0尽m 氧化膜 , l o o m A / d m Z , 0 . 1 % 氧化至 3 0 0 V 9 0拜m 氧化膜 , Is o m A / d m Z , 0 . 1% ,氧 化至 3 OOV 9 0群m 氧化膜 , Zo o m A / d m , 0 . 3 0 0 . 2 6 巧克力色 0 . 1 5 0 . 3 5 0 2 8 0 . 1% , 氧化至 3 0 V 表 3 二次电解液 p H 对动 摩擦 系数的影响 T a b l e 3 E fe e 亡o f P H v a l “ e o f re a n o d i云n g el ce t or Iy te o n t h e k i n e 6 e e o e if e i e n t 色 泽 生 成 条 件 动 摩 擦 系 数 拜 住9 8N 正压 力 4 . 9 0N 正压 力 70户m 膜 , 0 . 5’o0 , l o o m A / d m , , p H s o o 7 0# m 膜 , 0 . 5;0 , l o o m A / d m Z , p H g . s o 7 0产m 膜 , 0 . 5 % , l o o m A / d m Z, p H l r . Zo 7 0户rn 膜 , 0 . 5 % , l o o m A / d m Z, p H 12 . 3o 0 . 3 4 0 . 3 1 `, 0 ù,、 O . O . 0 . 30 0 . 36 0 . 4 1 住科 棕 色 .2 2 电解沉积后高温处理的影响 对已经过 二次阳极处理 的膜进行高温 处理 , 可促进孔内沉积物 的转变 , 达到 进一 步降

·422· 北京科技人学学报 1993年No.4 低摩擦系数的目的。表4表示分别在A「，和空气中以不同温度加热处理后的摩擦系数。可 以看出，在A「2中加热时，摩擦系数随加热温度的升高而降低。加热后样品变为漆黑色， 表明钼的硫化物发生转变。从加热前收集到的沉积物的X射线衍射图看，析出物皆为非 晶态物质。沉积反应时，孔内析出物可能主要为MoS,(棕色非品态)、加热后向墨色 MoS2转变，但反应可能不完全，因此产物可能是MoS,(x=2~3),且具有MoS2的层 状晶格结构，可起到润滑作用。总之，加热后润滑剂组份的增加是“下降的原因。 表4加热对4的影响 Table 4 Effect of heating on the kinetic friction coefficient 动摩擦系数μ 膜的类型 加热条件 0.98N正压力4.90N正压力 硫酸二次氧化膜 不加热 0.35 0.32 Ar2.100C /h 0.29 0.20 Ar2.200C /h 0.23 0.15 Ar:.300C /h 0.24 0.26 Arz.500C/h 0.12 0.14 空气.50C/h 0.47 0.36 空气100℃/h 0.38 0.30 竿气.200℃/h 0.30 0.45 室气，300℃/h 0.45 0.31 空气，400C/h 0.43 0.42 卓酸二次氧化膜 不加热 0.36 0.30 Ar2300℃/h 0.16 0.32 Ar500℃/h 0.18 0.31 Ar.600℃/h 0.23 0.31 空'气中加热后样品失去原来的颜色，转变为未二次极处理时的颜色。其摩擦系数随温 度的变化未发生明显下降。这是由于加热时孔中的硫化物被氧化，生成了无色的MoS,(电 了探针分析发现加热后M0仍然存在)，硫以SO2的形式挥发了。一般认为MoS,没有润滑 作用、而有研磨性，但也有相反观点趴。表4的结果表明，在本实验所选的摩擦付情况下， MoS,未起到明显的润滑作用、这表明'（保护在高温加热过程中是不可缺少的。 表5划痕法测定结果 Table 5 Results measured by scratch method 样 品 始而(g) 试后重(g) 失mg) 纯Al二次何化前 1.69180 1.69050 1.30 纯AI二次I化后 2.88300 2.88240 0.60 纯A1二次氧化后，Ar400(:/h 1.30990 1.30950 0.40 6063合金二次氧化前 2.49030 2.49025 0.05 6063合金二次氧化后 3.14720 3.14920 -2.00

· 4 2 2 · 北 京 科 技 人 学 学 报 1 9 9 3 年 N o . 4 低摩 擦系数的 目的 。 表 4 表示分别在 A r : 和空 气 中以 不同温 度 加热 处理后 的摩擦 系数 。 可 以 看 出 , 在 A r : 中加热时 , 摩 擦系数 随加 热温 度的 升 高而 降低 。 加 热 后样 品变 为漆 黑 色 , 表 明 钥 的硫化 物 发 生转 变 。 从加 热前收 集到的 沉 积物 的 X 射线 衍 射图看 , 析 出物 皆 为非 晶 态 物 质 。 沉 积 反 应 时 , 孔 内 析 出物 可能 主要 为 M o S 、 ( 棕 色非 晶 态 ) , 加热 后 向 墨 色 M os : 转 变 , 但反 应 可能 不完 全 , 因此产 物 叮能是 M 。 队 (x 二 2一 3) , 且 具有 M o S : 的 层 状 晶格结 构 , 可起到 润滑 作用 。 总之 , 加 热后 润 滑剂组 份 的增加 是 尸 下降的 原 因 。 表 4 加热对 月 的影晌 T a b le 4 E fe e t o f h e a t i n g o n 性h e ki讹 6 e ift e it o n e oe 布c i e n t 膜的类型 加热条件 动摩擦系数 “ 4 . g ON I五压 力 硫 酸二 次氧化膜 草酸二次氧化膜 不 加热 A r , , 10 0七 / h A r 、 , 200 ℃ / h A r , , 3O O U / h A r 2 . 50 0 ℃ / h 空 气 , 50 亡 / h 空 气 、 10 ℃ / h 空 气 , 2 0 0 ℃ / h 空 气 , 30 0 ℃ , / h 空 气 , 40 0 ℃ / h 不 加热 A r , , 3 0 0 亡 / h A r , , 50 0 ℃ / h A 「2 , 6 00℃ / h 住 98 N 正压 力 0 . 3 5 0 . 2 9 0 . 2 3 0 . 2 4 0 . 12 0 . 4 7 0 . 3 8 0 . 30 0 . 4 5 0 . 4 3 0 . 36 0 . ! 6 0 . 18 . 0 . 2 3 0 . 3 2 0 . 2 0 0 . 1 5 0 . 2 6 0 . 14 0 . 36 0 . 3 0 0 . 4 5 0 、 3 1 0 . 4 2 0 . 30 0 . 32 0 . 3 1 0 . 3 1 空气 中加 热后 样品失 去原来 的颜 色 , 转变为未二次 阳极处理时 的颜 色 。 其摩擦 系数随温 度 的 变化未发 生明 显 一 F降 。 这是 由 于加热时孔 中的硫化物被 氧化 , 生成了无色的 M O S ; (电 一 子探针 分析发现加热后 M o 仍然存在l5) , 硫以 5 0 : 的 形式挥发 了 。 一般认 为 M o s 3 没有润 滑 作用 , 而 有研磨性 l", 但也有相 反观 点 13 ] 。 表 4 的结果表 明 , 在 本实验所选 的摩擦 付情况下 , M o S 、 未起到 明显 的润滑作 用 , 这 表明 试气保护 在高温 加热过程 中是不 可缺 少的 。 表 5 划痕法测定结果 T a b l e 5 R e s u l t s m e a s u re d b y sc r a t c h m e t h o d 样 品 纯 lA 二 次 氧化 前 纯 lA 二 次 钗化后 纯 IA 二次氧化后 , A :r, 40 O c / h 6 0 63 合金 二次钱化 n; J 6 0 63 合金 一二 次氧化后 始 重( g ) 1 . 6 9 180 2 . 8 8 3 0 0 1 . 30 9 90 2 . 4 9 0 30 3 . 14 7 20 试后 吸( g ) 1 . 69 0 5 0 2 . 8 8 2 4 0 】 . 30 9 50 2 . 4 9 0 2 5 3 . 14 9 2 0 欠 ,五( I: 1 9 ) 1 . 3 0 () . 6 0

Vol.15 No.4 江光等：二次阳极氧化工艺参数对摩擦系数的影响 ·423· 二次阳极处理及加热后，不仅摩擦系数降低，且可在低值下保持稳定；而未经此步骤 处理的样品的摩擦系数则逐渐增大。表5还表明，二次氧化后氩气保护加热增加了膜的耐 磨性。 2.3润滑过程探讨 未经二次氧化处理过的表面，随着摩擦磨损过程的进行，粗糙度不同的表面在法向力 作用下发生固相焊合，从而使其相对于铝基体要硬，且纵向脆性很大的氧化膜在表面发生 碎化和脱落，从而进一步发生了摩擦磨损，使表面不断粗化，摩擦系数逐渐增大。而经过 二次氧化处理的表面，有些在初始阶段摩擦系数较大，经过一段时间的摩擦后“下降至 稳定值、有些始终保持低值，这说明经过处理的表层已处于流体动压润滑状态。有些样品 开始时μ较大是由于运动件摩擦表面间不能被润滑剂完全隔开，“值稍大，处于混合润滑 状态。随着摩擦的进行，大量润滑剂从孔中溢出，使之很快进入流体动压润滑态。表面有 光泽的样品可能孔口分润滑剂较多，开始就处于流体动压润滑态，4从开始就很小。 3结论 (1)二次阳极处理可显著降低摩擦系数，提高耐磨性。 (2)膜中沉积物增多、色泽加深，有利于降低摩擦系数。表面有光泽的样品摩擦系数 较低。 (3)二次电解液pH值增大，不利于沉积物析出和摩擦系数下降。电流密度和溶液浓 度对4无直接影响。 (4)加热处理有利于使沉积产物向润滑性能良好的物态转变，使摩擦系数进一步降 低。氩气保护的加热处理可避免沉积产物的氧化。 参考文献 1大久保敬吾.金属表面技术、1973，(6)：24 2柳田贤，舍川真吾.公开特许公报，昭60-112894,1985 3柳田贤、舍川真吾.公开特许公报，昭63-83298,1988 4石禾和夫等，藤仓屯线技报，1983,65 5江光.北京科技大学[硕士学位]1988 6 Braithevaite E R.Solia Lubricants and Surfaces.New York:1964 7 Peterson R.Gew Elec Rept.1960,3:569

V o l . 1 5 N o . 4 江 光等 : 二次阳 极氧化工艺参数对摩擦 系数 的影响 · 4 2 3 · 二次 阳极 处理及加 热后 , 不 仅摩 擦 系数降 低 , 且可 在低值下保持稳定 ; 而 未经 此步骤 处理的样 品 的摩擦系数则逐渐增 大 。 表 5 还表明 , 二次 氧化后 氮气 保护加 热增 加 了膜的耐 磨性 。 .2 3 润滑 过程探讨 未经 二次氧化 处理过 的表面 , 随着摩擦磨 损过 程 的进行 , 粗糙度 不 同的表面在 法向力 作用 下 发生 固 相焊 合 , 从而 使其相 对于 铝基 体要 硬 , 且纵 向脆性很 大的氧 化膜在表面发主 碎化 和脱落 , 从 而进一 步发生 了摩擦磨损 , 使表 面不断粗 化 , 摩 擦系 数逐渐增 大 。 而经过 二 次氧 化处 理的 表面 , 有些 在 初 始 阶 段摩 擦 系 数 较大 , 经 过 一 段时 间 的摩擦后 群 下 降至 稳定 值 , 有些始终保持低值 , 这 说明经 过处理 的表层 已 处 于流体动压 润 滑状态 。 有 些样 品 开始 时 召 较大是 由 于运 动件摩擦表 面间不 能被润滑 剂 完全隔 开 , 尸 值稍大 , 处 于混 合润滑 状态 。 随着摩 擦 的进行 , 大 量润 滑剂 从孔 中溢 出 , 使之 很 快进人流体动压润 滑态 。 表面有 光泽 的 样品 可能孔 口部分 润滑剂 较多 , 开始就处 于流体动 压润滑 态 , 尸从开始就很小 。 3 结 论 ( l) 二 次阳极 处理可 显著降低摩擦系数 , 提高耐磨性 。 ( 2) 膜 中沉 积物增 多 , 色泽 加 深 , 有利 于降 低摩擦系 数 。 表面有 光泽 的 样 品摩擦系数 较低 。 ( 3) 二 次电解 液 p H 值增 大 , 不 利于 沉积 物 析 出和 摩擦系数下 降 。 电流 密度 和溶液浓 度对 尽 无 直接影 响 。 ( 4) 加 热处理有 利 于使 沉 积 产物 向润 滑 性能 良好 的物态 转 变 , 使摩 擦 系 数 进一 步 降 低 。 氢 气保 护 的加热处 理 可避免沉积产物 的氧化 。 参 考 文 献 1 大久 保敬吾 . 金属表面技术 , 19 7 3 , ( 6) : 2 4 2 柳 田 贤 , 舍 川真吾 . 公开特许公 报 , 昭 6 0一 1 12 8 9 4 , 19 8 5 3 柳 田 贤 , 舍 川真吾 . 公 开特 许公 报 , 昭 6 3一 8 3 2 9 8 , 19 8 8 4 石 禾和夫等 . 藤 仓屯 线 技报 , 1 9 8 3 , 65 5 江 光 . 北京科技大学!硕士学位] , 1 9 8 8 6 B r a it h e v a it e E R . S o li a L u b ir e a n t s a n d S u r af e e s . N e w Y o r k : 19 6 4 7 P e t e r s o n R . G e w E l e c R e P t , 1 9 60 , 3 : 5 6 9