Page 125 - 摩擦学学报2025年第4期

第 4 期 周海滨, 等: MoS 2 镀层类型对湿式铜基摩擦材料高速重载下的摩擦学行为影响 613

(a) (b) (c)

Cu 96.9% Mo 43.8% Ni 63.0%

0% 0% 0%

5 μm 5 μm
Cu 97.4% Mo 31.0% S 40.8%

20 μm 20 μm
0% 0% 0%
Fig. 4 The cross-morphologies of MoS 2 and their interface characteristics in Cu-matrix: (a) SEM micrographs of MoS 2 @Ni phase;
(b) the difference of morphology and element distribution at the MoS 2 /Cu interface, (c) SEM micrographs of MoS 2 @Cu phase
图 4 MoS 2 在基体中的截面形态与形成界面特征：(a) MoS 2 @Ni相的SEM照片；(b) 2种MoS 2 /Cu界面的
形貌和元素分布(原子分数)差异；(c) MoS 2 @Cu相的SEM照片

MoS 2 +2Ni = 2NiS+Mo (9)

MoS 2
Cu
Ni
Cu-MoS 2 @Ni Cu 1.96 S MoS 2 +Ni = NiS 2 +Mo (10)
Cu 5.40 Mo 18 S 24
Intensity/a.u. Cu-MoS 2 @Cu 烧结温度为720 ℃时，上述3个反应方程式的△G
MoS 2 +3Ni = Ni 3 S 2 +Mo
(11)
分别为95.157、137.403和42.220 kJ，△G＞0(吉布斯自
由能计算软件HSC chemistry 6.0 software计算)，说明
上述3个反应均难以发生. 根据XRD分析与反应热力
10 20 30 40 50 60 70 80 学分析结果，可以认为，镀Ni层具有保护MoS 的作用，
2θ/(°) 2
可有效抑制MoS 在基体中的分解. 故铜包覆的MoS
Fig. 5 XRD diffraction patterns of Cu-based friction samples 2 2
with different MoS 2 after sintering 与Cu发生反应，界面处出现了局部的分解现象. 而MoS @
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图 5 Cu-MoS 2 @Cu和Cu-MoS 2 @Ni烧结后 Ni表面存在的Ni层能够有效隔绝MoS 和Cu的直接接
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试样的XRD衍射图
触，有益于降低MoS 界面处的分解倾向，有利于MoS 2
2
MoS 2 +4Cu = 2Cu 2 S+Mo (6) 的有效保留.
采用微米划痕测试方法对Cu-MoS @Cu和Cu-
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XRD的分析结果指出，与Cu接触的MoS 相比Ni
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MoS @Ni试样中MoS 和基体界面处的微滑擦性能进
包覆MoS 更容易发生分解. 这是因为MoS 与Cu发生 2 2
2
2
行了测试，测试后的界面特征如图6所示. 黑色相为MoS 2
[22]
反应易产生硫化物和硫钼化合物 . 其主要的反应方
颗粒，浅色相为基体，由于MoS 质软，硬度较低，且在
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程式如下：
SEM中具有深色背底，致使在MoS 颗粒内部难以观
2
在720 ℃的反应条件下，上述反应△G=－12.962 kJ，
察到明显的滑擦痕迹轮廓. 在图6(a)和(b)右侧显示的
△G＜0 (吉布斯自由能由计算软件HSC chemistry 6.0 soft-
界面处(虚线范围)，2种MoS 与基体的界面区形成了
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ware计算)，反应可以自发进行. 需要说明的是，MoS 与
不同特征的滑痕形貌. 如图6所示，界面处2种MoS 表
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Cu反应可能自发形成多种类型的硫化物. 面均产生了分层现象，此现象主要是MoS 沿滑擦方
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yMoS 2 +2xCu = 2Cu x S y +yMo (7) 向滑移造成. MoS @Cu与基体的界面除出现分层之
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外，还产生了明显的界面脱黏现象. 而MoS @Ni与基
形成的硫钼化合物反应方程则为 2
体的结合界面经过滑擦过程仍能保持良好的界面结
yMoS 2 +2xCu = 2Cu x Mo z S y +(y−2z)Mo (8)
合. 图7(a)所示为界面区压头的压入深度变化，由图7(a)
对于Cu-MoS2@Ni样品而言，如果Ni与MoS 发生 中曲线可知，微米滑痕压头在MoS 上滑动时(A区域)
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反应形成各种Ni的硫化物，如下述公式所示： 具有较高的压入深度，而在MoS 和基体的结合区域
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