Page 106 - 《摩擦学学报》2020年第4期

516 摩 擦 学 学 报 第 40 卷

Cu2p O1s Sn3d
Metal oxide
Cu SnO SnO
Organism Sn Sn
CD 5W/40
c/s CD 5W/40 c/s CD 5W/40 c/s
Organism Mg 2 SiO 4
SnO
Cu Metal oxide SnO
Sn Sn
CuO Cu 2 O
Serpentine oil Serpentine oil Serpentine oil
936 935 934 933 932 931 930 536 534 532 530 528 526 500 496 492 488 484 480
Binding energy/eV Binding energy/eV Binding energy/eV

S2p C1s
Fe2p 2/3
Organosulfur Graphite
FeS
CD 5W/40
Organism
FeS 2
Fe 2 O 3
Fe 3 O 4
FeS
c/s Fe c/s CD 5W/40 FeS c/s CD 5W/40
Organosulfur Graphite
Serpentine oil
Organism
FeS 2
Fe 2 O 3
Fe 3 O 4
FeS
Fe Serpentine oil Serpentine oil
716 714 712 710 708 706 704 165 164 163 162 161 160 292 290 288 286 284 282 280
Binding energy/eV Binding energy/eV Binding energy/eV
Mg1s Al2p Si2p
CD 5W/40 CD 5W/40
CD 5W/40
Mg 2 SiO 4
(Al/Mg)Si 4 O 10 (OH) 2 SiO
c/s Mg(OH) 2 c/s ·nH2O c/s SiO x
Al 2 O 3 SiO 2
(Al/Mg)Si 4 O 10 (OH) 2
·nH2O
Serpentine oil Serpentine oil Serpentine oil
1 306 1 304 1 302 1 300 1 298 84 82 80 78 76 74 72 70 68 66 105 104 103 102 101 100
Binding energy/eV Binding energy/eV Binding energy/eV

Fig. 7 XPS spectra of elements on worn surfaces lubricated with base oil and serpentine oil (30 N, 20 Hz)
图 7 基础油和含蛇纹石油样润滑下摩擦表面主要元素的XPS图谱 (30 N, 20 Hz)

蛇纹石作为添加剂改善铁基摩擦副摩擦学性能 青铜表面. 在局部高压和高剪切的作用下，蛇纹石释
的研究表明 [28-31] ，蛇纹石具有层状结构和较强的吸附 放氧原子，与锡青铜摩擦表面发生反应形成Cu O和
2
能力，摩擦过程中极易吸附到金属表面，晶体结构在 CuO. 同时，经摩擦表面剪切细化的蛇纹石粉体在局
摩擦机械和摩擦化学作用下被破坏，一方面发生脱水 部高压与闪温作用下发生脱水反应，释放出Al O 、
2
3
反应释放氧化铝和硅的氧化物，另一方面化学键断裂 SiO 、SiO和SiO 颗粒. 此外，经过摩擦机械作用活化
x
2
并释放大量的高反应活性氧原子或含氧基团，从而与 的蛇纹石粉体促进了润滑油中有机碳链分解成石墨
摩擦副或磨粒中的Fe元素反应形成具有较高硬度的 和含碳有机物. 最终，摩擦表面形成了由Cu O、CuO和
2
摩擦反应膜；此外，大量研究发现高活性的硅酸盐晶 SnO等氧化物，Al O 、SiO 、SiO和SiO 等硬质陶瓷相，
2 3 2 x
体及活性基团对润滑油具有一定的催化促进作用，在 以及软质石墨和有机物构成的复合摩擦反应膜. 结合
摩擦过程中诱发部分润滑油碳链分解形成具有良好 纳米压痕测试结果可以推测，摩擦反应膜的表面组成
润滑功能的石墨 [32-37] . 可能由石墨和金属氧化物为主，内部则以氧化物陶瓷
蛇纹石添加剂的上述摩擦学作用机理对锡青铜 相为主，从而形成了纳米硬度和弹性模量呈表面低、
摩擦表面同样适用. 摩擦表面XPS分析证实，分散在 内部高的力学性能梯度变化. 而根据现代摩擦学理
润滑油中的蛇纹石粉体可以在摩擦过程中吸附到锡 论 [5,30,38] ，外软内硬的表面复合结构有利于提高材料承