Page 22 - 《摩擦学学报》2021年第3期

第 3 期 黄国威, 等: Cu663合金表面石墨-铜三维复合润滑层的构筑与摩擦学性能研究 311

10 μm 10 μm 100 μm

100 μm 100 μm 100 μm

(a) Magnified SEM micrograph of (b) Magnified SEM micrograph of worn (c) Magnified SEM micrograph of worn
worn surfaces of Cu663 surfaces of Cu-40G with surfaces of Cu-80G with
circular textures rectangular textures

Fig. 8 Magnified SEM micrograph of worn surfaces
图 8 石墨-铜表面自润滑层的磨斑形貌

Z=156 μm Z=30.8 μm Z=28.5 μm
Cu663 Cu-40G 30 Cu-40G
0 140 25
2 120 6 25 6 20
y/mm y/mm y/mm
4 100 4 20 4
80 2 15
6 μm 2 15 μm μm
60 10
10
8 40 0 0
5 5
20 0 1 2 3 0 1 2 3
4 2 0 x/mm x/mm
x/mm 0 0 0
50 2 2
z/μm −50 0 z/μm −2 0 z/μm −2 0
−4
−4
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0.2 0.6 1.0 1.4 1.8 2.2 2.6 3.0
x/mm x/mm x/mm
(a) The 3D surface profiles and (b) The 3D surface profiles and (c) The 3D surface profiles and
topographies of worn topographies of worn surfaces of topographies of worn surfaces of
surfaces of Cu663 Cu-40G with circular textures Cu-40G with rectangular textures

Fig. 9 The 3D surface profiles and topographies of worn surfaces
图 9 表面磨斑三维轮廓图

移之外，摩擦表面之间还存在磨粒的交换. 当摩擦过程进入 好的抗腐蚀能力[图12(a)]，Cu-50G的优异耐腐蚀性还
稳定状态时，连续的润滑膜和转移膜完全形成[图11(c)]， 反映在低腐蚀电流和极化曲线中腐蚀电位的正偏移
并不断被磨粒破坏导致部分脱落，直到润滑膜和转移 上[图12(b)]. 图12(c)给出了海水腐蚀环境下Cu663合
膜的生成和剥离达到动态平衡. 因此，材料在固体润 金和Cu-50G的平均摩擦系数和磨损率，Cu-50G的摩
−5
3
滑膜的作用下表现出优异的减摩抗磨性能. 擦系数和磨损率分别为0.23和(1.83 ± 0.59) × 10 mm /

3
−5
2.3 表面石墨-铜三维复合滑层在海水环境下的腐 (Nm)，分别比Cu663合金的0.43和(7.72 ± 0.87) × 10 mm /
蚀和摩擦学性能 (Nm)降低了47%和76%. 由此可见，海水腐蚀环境下
针对Cu663合金在海水腐蚀环境中的广泛应用， 铜合金表面石墨-铜三维复合润滑层具有优异抗腐蚀
进一步考察了铜合金表面石墨-铜三维复合润滑层在 性能和摩擦学性能.
海水环境下的腐蚀性能和摩擦学性能. 选择干摩擦下 图13给出了样品腐蚀表面的SEM照片和EDS元
摩擦系数和磨损率较优的石墨密度为50%的样品作为 素谱，可以看出Cu663合金腐蚀后表面粗糙，腐蚀区域

考察对象. 首先，通过电化学腐蚀测试仪比较Cu663合 产生大量凹坑，为典型的电化学腐蚀特征. 相比而言，
金和Cu-50G两种材料表面的耐腐蚀性能，结果如图11 Cu-50G 的腐蚀表面腐蚀程度明显轻微且保持光滑，
所示. Cu-50G的曲率半径远大于Cu663合金的曲率半 有少量的凹坑主要分布在石墨与铜的界面结合处
径，表明石墨-铜润滑层具有更优异的抗极化性和更 [图13(d)]. 这主要是由于海水腐蚀环境下石墨-铜三维