Page 50 - 《摩擦学学报》2020年第4期

460 摩 擦 学 学 报 第 40 卷

物膜得到修复，表面重新进入钝化状态，电化学活性 可以看出，随着位移幅值的增加，微动运行由混合区
恢复到微动前的状态 [23-24] . 由于氧化膜及腐蚀产物膜 转变为滑移区. 阳极极化(−0.6 V)条件下，相对于自腐
的形成、破坏与修复是1个复杂的动态过程，因此微动 蚀电位(−0.81 V)和阴极电位(−1.0 V)极化下的微动试

前后及微动过程中开路电位随时间变化曲线均有不 验，微动运行工况图显示混合区和部分滑移区的边界
同程度的波动. 向小位移方向偏移(图4中在27 μm出现区域转变). 相
为了进一步研究6082铝合金在3.5% NaCl溶液中 对于自腐蚀电位和阴极极化，阳极极化使滑移区范围
的微动腐蚀特性，对其在静态和微动状态下的极化曲 变大，混合区与部分滑移区范围收窄. 通常，阳极电位
线(开路电位稳定后测得)进行测试. 从图3可以看出： 极化可以促进金属的腐蚀及钝化，而外加阴极电位则
在静态腐蚀时，自腐蚀电位约为−0.81 V，腐蚀电流密 可以减少甚至抑制金属的腐蚀. 在阳极电位极化下，
2
度约为0.08 μA/cm ；在微动腐蚀状态下，自腐蚀电位 微动腐蚀相对于外加阴极极化更为显著. 因此，阳极
2
约为−0.88 V，腐蚀电流密度约为0.86 μA/cm . 即在微 极化下，微动腐蚀过程中电化学腐蚀和机械磨损的交
动腐蚀状态下，极化曲线向较小电位和较大电流方向 互作用也就更为突出，由于此过程中产生更多具有润
移动，6082铝合金的自腐蚀电位下降，腐蚀电流密度 滑作用的腐蚀产物及磨屑第三体，从而使得材料表面
增大，这与开路电位变化趋势相吻合. 另外在微动腐 更易产生滑移.
蚀状态下，极化曲线在自腐蚀电位附近出现波动，并
在阳极极化侧出现电流缓慢上升段，这与微动摩擦过 −0.60
[23] MFR SR Anode
程中的电化学噪音和钝化膜的破坏及再修复有关 . Potential/V −0.81 Cathode
−1.00
−1 10 15 20 25 30 35 40 45 50
−2 Displacement/μm
−3 Tribocorrosion
Fig. 4 Running condition fretting map for 6082 under fretting
−4 condition，N=30 000 cycles.
Log, i/A −5 Corrosion 图 4 6082铝合金在3.5% NaCl溶液中的微动运行工况图，
−6
−7 N=30 000次
−8 2.2.2 极化电位对摩擦系数的影响
−9
图5(a)为不同外加电位下的摩擦系数曲线；图5(b)
−1.0 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2
Potential/V 是不同外加电位下的平均摩擦系数. 如图5(a)所示，在
不同电位极化下，当微动开始时，对摩副直接接触，由
Fig. 3 Polarization curves of 6082 aluminum alloy in 3.5%
NaCl solution under static and fretting conditions 于接触表面黏着以及塑性变形，摩擦系数迅速上升，
图 3 6082铝合金在3.5% NaCl溶液中的静态及微动时的极 但在阳极电位及自腐蚀电位极化下，摩擦系数急剧增
化曲线
加后呈现迅速回落的趋势，而阴极电位极化下，该趋
2.2 极化电位对微动腐蚀行为的影响 势并不明显. 在阳极电位极化下，铝合金更易腐蚀，腐
在不同的电化学条件下，材料表面状态会产生不 蚀产物发挥润滑作用. 随着微动进行，摩擦系数均达
[25]
同的变化，从而影响材料的微动腐蚀行为 . 为了研 到1个较为稳定的阶段. 相对于阳极电位下的摩擦系
究不同电化学条件对6082铝合金微动腐蚀的影响，在 数曲线，在阴极极化下的摩擦系数波动较小，曲线比
微动腐蚀过程中，选取两个阴极电位−1.0和−0.9 V、两 较平稳. 随着电位的正移(阴极向阳极转化)，铝合金腐
个阳极电位−0.6和−0.7 V及自腐蚀电位−0.81 V，研究 蚀加剧，合金表面状态更为复杂，腐蚀与磨损的交互
极化作用对微动腐蚀行为的影响. 作用更强，因此阳极极化下，摩擦系数的波动较大.
2.2.1 极化电位对微动运行特性的影响 图5(b)中平均摩擦系数在阴极极化区随着电位的正移
根据摩擦力-位移曲线(F -D曲线)特征及其演变规 而减小，在自腐蚀电位时达到最小值，而在阳极极化
t
[26]
律，可将微动运行分为滑移区、混合区和部分滑移区 . 下平均摩擦系数随着电位的增加而增加. 阴极极化下
在选取的极化电位(−1.0~−0.6 V)、载荷(20 N)及位移 平均摩擦系数要高于阳极极化下的平均摩擦系数. 结
幅值(10~50 μm)条件下，微动运行工况图如图4所示. 合图6，说明腐蚀产物参与磨损过程，发挥润滑作用.