Page 122 - 摩擦学学报2025年第4期

610 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

状态向混合润滑状态转换，再向边界润滑状态转变. 本研究中针对2种MoS 的镀层方法开展全面研
2
负载增加导致摩擦副接触区域中相互作用微凸体数 究，采用显微形貌分析、界面特性表征和宏微观摩擦
量的快速升高，致使铜基摩擦材料的摩擦系数不断提 学性能测试等研究手段，研究2种不同类型镀层对MoS 2

升并最终达到稳定状态，从而实现摩擦副的平稳接合. 粉末的影响，并开展不同类型镀层MoS 粉末在高性能
2
然而，随着离合器使用工况的不断苛刻化，铜基摩擦 摩擦材料中的应用机制差异对比，研究含2种镀层MoS 2
材料与摩擦对偶材料之间微凸体在接合过程中的相 粉末对高速重载工况下铜基摩擦材料摩擦机制与磨
互啮合变得越来越剧烈，导致摩擦副材料出现摩擦系 损机理的影响. 旨在为高性能湿式铜基粉末冶金摩擦
数失稳、摩擦材料过度磨损以及摩擦对偶片材料热变 材料润滑组元选择设计提供研究依据与理论支撑.

形等严重影响离合器使用稳定性与可靠性问题. 因
此，有效提升铜基湿式摩擦副材料在高能量、高负载 1 试验

等苛刻条件下的摩擦学性能，已成为突破离合器性能 1.1 材料制备
制约的重要研究方向. 试验材料使用粉末原材料包含电解Cu粉、颗粒与
材料的设计优化是提高铜基摩擦材料性能的重 鳞片混合石墨粉、高纯Zn与Sn粉和镀铜MoS 粉及镀
2
要方向，此类优化主要体现在功能组元的添加与使用 镍MoS 粉(下文分别使用MoS @Cu和MoS @Ni表示).
2
2
2
[16]
上 [13-15] . 如严深浪等 在铜基湿式摩擦材料中添加了 MoS @Cu和MoS @Ni粉末均采用化学镀的方法制
2
2
短切碳纤维，有效提高了摩擦材料在高能量密度下的 备，其中对于MoS @Cu (镀铜MoS )而言，先使用NaOH
2
2
性能表现. 谢茂青等 则采用Zn-W合金改善铜基体， 对其表面进行活化处理，后使用由硫酸铜、EDTA (乙
[17]
发现当Zn-W合金质量分数在6%时，摩擦材料具有6级 二胺四乙酸)二钠盐、氢氧化钠、甲醛溶液和α, α'-联吡
能量承受能力，综合摩擦学性能最佳. 添加组元中，润 啶构成的镀液浸泡MoS ，最终获得铜包覆的MoS 粉
2
2
滑组元是湿式铜基摩擦材料中最重要的1种功能组 末. 对于MoS @Ni而言，主要使用硫酸镍和氯化镍作
2
元，主要起到平顺接合过程、改善摩擦界面微凸体的 为主盐提供Ni，采用次磷酸钠、硼氢化钠作为还原剂
啮合状态和优化摩擦界面热分布等关键作用. 因此， 致使Ni在具有催化活性的粉末表面沉积析出而形成
针对湿式离合器铜基摩擦材料用润滑组元的使用与 镍包覆层. 与原料粉末相关的技术参数列于表1中.
改进，尤其是润滑性能优，使用范围广的MoS ，已成
2
为此类材料的研究重点. 表 1 原材料主要技术参数
Table 1 The main technical parameters of raw materials
MoS 是1种应用广泛的润滑组元，其润滑性能来
2
Raw material Mass fraction/% Particle size
源于原子层间的易滑移特性. 目前的研究认为，MoS 2
Cu Cu≥99.98%, O≤0.01% ≤75 μm
虽润滑性能优异，但存在稳定性较差易与基体发生反 Gr Graphite≥97% ≤300 μm
应等问题，导致大量硫化物的形成，限制了其本征摩 Sn Sn≥99.98% ≤75 μm
Zn Zn≥99.98% ≤75 μm
擦润滑性能的发挥 [18-19] . 此外MoS 与基体结合较差，
2
Fe Fe≥99.80% ≤100 μm
大量使用还会破坏铜基摩擦材料的机械力学性能. 为 SiO 2 SiO 2 ≥99% 100~200 μm
改善MoS 的使用性能，与MoS 表面改性处理相关的 ZrO 2 ZrO 2 ≥99% 100~200 μm
2
2
MoS 2 @Cu MoS 2 ≥70% ≤100 μm
[20]
研究受到广泛关注. 如Qiu等 探讨了镀镍MoS 与铜
2
MoS 2 @Ni MoS 2 ≥73% ≤100 μm
基粉末冶金材料的微观组织及宏观摩擦性能之间的
关系，结果表明镀镍层有效提高了MoS 与基体的结 各类粉末按表2所列混合比例进行配比. 其中Cu-
2
合强度，增加了基体的连续性，改善了材料的强度和 MoS @Cu与Cu-MoS @Ni试样主要用于分析2种含不
2
2
硬度，且使用质量分数12%的镀镍MoS 时，材料具有 同镀层MoS 在制备过程中的稳定性以及其与基体形成
2
2
最佳的显微组织、力学性能和摩擦性能. Wang等 [21] 的界面性能和对基体物理机械性能的影响. Cu-BFM-
将镀铜MoS 引入铜基摩擦材料，结果表明：铜镀层改 MoS @Cu与Cu-BFM-MoS @Ni 试样(Cu-BFM为Cu-
2
2
2
善了基体与MoS 原始的机械结合界面，大大提高了 based friction material的简称)则用于测试2种MoS 对
2
2
材料的强度和耐磨性能. 虽研究表明对MoS 进行不同 湿式铜基摩擦材料摩擦学特性的影响.
2
的镀层处理均有助于提高MoS 的使用性能，但现阶 粉末冶金材料的制备工艺如图1所示. 主要工艺流
2
段仍缺少对不同类型镀层处理效果的横向对比分析. 程包含4个步骤：(1)将包括MoS 的原料粉末称重与配
2