Page 48 - 《摩擦学学报》2020年第5期

第 5 期 李哲, 等: 条状润湿表面对面接触限量润滑油膜的影响研究 603

的接触角测量结果. 试验中，条状润湿区的宽度为2 mm，
两侧疏油宽度为4 mm，得到表面记为ASA-2(其中2表

示条状润湿区宽度，单位mm).

AF SiO AF SiO
2 2
Fig. 3 Transportation of an oil droplet on the boundary of
different surfaces
图 3 油滴在不同试样表面之间的输运
Cr+SiO 2
AF
非平衡表面张力作用下可以自发输运，而图2所示的
Slider 条状亲油区(SiO 区)两侧均存在张力梯度. 为进一步
2
表征条状亲油表面和普通表面之间的区别，将2.5 μL
的PAO4润滑油滴在条状亲油(ASA-2)表面和普通表
Fig. 2 Schematic diagram of strip wetting track
图 2 条状润湿润滑轨道示意图 面(SiO )上. 在普通表面PAO4迅速铺展为1个圆形油
2
滴[图4 (a)]，而在条状亲油区表面上，油滴受到条状亲
表 1 试验用润滑油的黏度及接触角 油区两侧张力作用(黄色箭头所示)，仅沿着2 mm的条
Table 1 Dynamic viscosity and contact angle of lubricating 状亲油区铺展，呈长条状，如图4 (b)所示. 对比油滴的
oil in test
铺展结果，明显可见，条状亲油区能够限制润滑油向
Dynamic viscosity/ Contact angle, Contact angle,
Lubricant
(mPa·s @22 ℃) Cr+SiO 2 /(°) Cr+SiO 2 +AF/(°) 润滑轨道之外的区域扩展，具有强的自集油功能.
PAO4 32.0 16.5 67.6 试验中，不同表面对润滑特性的影响主要表现在
PAO8 108.6 16.6 71.5
润滑轨道对润滑油集油的影响. 图5 (a~b)为0.5 μL的
PEG200 59.7 27.1 88.8
PAO8润滑油，在4 N载荷，11.3 mm/s速度下分别在普
为表征表面亲油区和疏油区之间非平衡表面张 通表面和条状亲油表面的光干涉图. 在普通SiO 表面
2
力作用，将一滴PAO4润滑油滴在AF表面与SiO 表面 上[图5(a)]，玻璃盘上的润滑油分布宽度稍大于滑块宽
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分界处. 如图3所示，润滑油滴将自发地按图中箭头方 度(图中红色虚线). 润滑轨道上的润滑油经过接触区
[14]
向运动. 表1中接触角数据也表明AF表面能要低于 时被滑块机械分离到轨道两侧 ，分离后的润滑油在
SiO 表面，并且不同润滑剂均会受到该表面影响. 表面张力的作用下产生回流，回流程度受润滑油黏
2
度、润滑油的表面张力、润滑油/固体界面力和回流时
2 试验结果与分析
间等的影响，一般表面形成双侧脊的分布，即润滑油
图3说明置于亲润性不同的平面分界处的油滴在 不能回流到中央区域，如图6(a)所示. 因此造成了如

(a) SiO 2 surface (b) ASA-2 surface

Fig. 4 Spread of oil on different surfaces, PAO4, 2.5 μL
图 4 润滑油在不同表面的铺展，PAO4, 2.5 μL