Page 84 - 《摩擦学学报》2021年第4期

第 4 期 王娜, 等: PTFE@SiO 2 核壳型添加剂在不同实验条件下的的水润滑性能 527

加，然而其磨损体积的数值很高，在0.049 m/s下是PTFE@ 水润滑剂对不同粗糙度钢盘的磨损体积变化. 从图6(b)
SiO 润滑剂的近60倍，而在0.019 m/s下更是高达100倍 中可以看出，随着粗糙度的增加，在PTFE@SiO 润滑
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以上. 对于纯水来说，虽然其摩擦系数随滑动速率的 剂的作用下，钢盘的磨损体积先减小后增大，其中在
升高而增大，但是其磨损体积的变化并不明显. 通过 0.2 μm表面粗糙度下，磨损体积达到最小，约为1.9×
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−4
对比图5(c、d)可以发现，在纯水中添加PTFE/SiO 2 10 mm ，而当粗糙度增大到1.5 μm以上时，磨损体积
复合粒子会加剧摩擦副的磨损. 由于PTFE与水较差的 大幅度增加，表明粗糙度对于PTFE@SiO 润滑剂的耐
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相容性，使得PTFE在整个摩擦过程中很少或者几乎 磨性具有较大影响，但是在0.2 μm的表面粗糙度下，
不能起到润滑作用，推测磨损加剧的可能原因或与 摩擦系数和磨损体积同时达到最低，表明在该粗糙度
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SiO 的存在与团聚导致的磨粒磨损有关 . 下，PTFE@SiO 具有最优的水润滑性能. 然而对于
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图6示出了在滑动速率为0.019 m/s的工况条件 PTFE/SiO 润滑剂和纯水而言，尽管摩擦系数呈先增
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下，PTFE@SiO 、PTFE/SiO 以及纯水润滑剂分别对不 加后降低的规律变化，但是两者的磨损体积均随表面
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同粗糙度钢盘的摩擦学性能. 从图6(a)可以看出，随着 粗糙度的增大表现出显著的增加，在4.0 μm粗糙度下
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粗糙度的增加，PTFE@SiO 润滑剂的摩擦系数呈现先 的磨损体积已分别达到了1.7和2.44×10 mm ，而
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减小后增大的趋势，在0.2 μm粗糙度下，其摩擦系数 PTFE@SiO 的磨损体积仅为5.58×10 mm ，分别是
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呈现最小值，仅为0.12. 对于纯水而言，其摩擦系数随 PTFE/SiO 和纯水试样的1/30和1/4，表明核壳PTFE@
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着粗糙度的增加出现了一定程度的减小，但仍保持较 SiO 复合粒子作为水润滑添加剂具有优异的耐磨损
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高的水平. 对于含有PTFE/SiO 的水润滑剂，其摩擦系 性能. 另外，通过对PTFE/SiO 和纯水润滑剂的研究可
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数呈现先增加后减小的趋势，最大达到了0.7，最小为 以发现，摩擦系数与磨损体积之间不具有相关性，这
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0.52，但摩擦系数整体偏高. 点已在前人的工作中被报道过 . 通过以上探究可以
图6(b~d)分别为PTFE@SiO 、PTFE/SiO 以及纯 得出，在0.019 m/s滑动速率以及0.2 μm的钢盘表面粗
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1.0 8 000 5 580
(a) PTFE@SiO 2 6 000 (b)
PTFE/SiO 2 PTFE@SiO 2 700
0.8 Pure water 700
Friction coefficient 0.6 Wear volume loss/(10 −5 mm 3 ) 500 107
600
134
0.4
0.2 67
19
0.0 0
0.015 0.2 1.5 4 0.015 0.2 1.5 4
Roughness, R a /μm Roughness, R a /μm

200 (c) 272 (d)
172.470 255 Pure water 244.00
Wear volume loss/(10 −2 mm 3 ) 160 2.327 18.245 Wear volume loss/(10 −3 mm 3 ) 238 149.60
PTFE/SiO 2
180

18
156
17
144
132
16
1 2 2.023 4 2 2.21 2.23
0 0
0.015 0.2 1.5 4 0.015 0.2 1.5 4
Roughness, R a /μm Roughness, R a /μm

Fig. 6 The variations of friction coefficient (a) and wear volume (b，c，d) for PTFE@SiO 2 ，PTFE/SiO 2 and pure water
lubricants at different steel surface roughnesses
图 6 PTFE@SiO 2 、PTFE/SiO 2 以及纯水润滑剂分别在不同钢盘粗糙度下摩擦系数(a)和磨损体积(b，c，d)的变化