Page 99 - 摩擦学学报2025年第8期

第 8 期 王伊枨, 等: 3种粘结固体润滑涂层的摩擦学及气蚀性能研究 1197

面形貌均匀，较为光滑和平整，有微小凸起和凹坑， 未涂覆涂层的316 L基材和3种涂层的平均摩擦系数如
但无明显起伏. 3种涂层的粗糙度分别为1.26、1.24和 图4(a)所示. 316L的平均摩擦系数为0.437，MoS /石墨
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1.30 µm，无较大差异. 这些数据说明，润滑填料及固 基粘结固体润滑涂层平均摩擦系数为0.094，MoS 基
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化条件的差异并不会对固化后涂层的表面形貌造成 粘结固体润滑涂层平均摩擦系数为0.103，以单一石
明显影响，均满足止推轴承表面精度的使用要求. 另 墨为固体润滑剂的石墨基粘结固体润滑涂层在RP-3

外，图3所示为涂层表面的SEM照片和EDS元素面分 中的润滑效果最好，平均摩擦系数仅为0.083，而且重
布图，可以看出3种涂层表面均较为致密，润滑相在树 复性好. 图4(b)所示为3种涂层的实时摩擦系数变化
脂中的分散也较为均匀，最大的不同在于MoS /石墨 图，可以看出3种涂层在14 400 s的摩擦过程中摩擦
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基粘结固体润滑涂层中存在尺寸较大(约30 µm)的 系数波动较小，比较稳定. 以上结果证明3种涂层具有
MoS ，而无论是MoS 基粘结固体润滑涂层中的MoS 2 优异的润滑性能，相对于涂覆之前，摩擦系数降低了
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还是石墨基粘结固体润滑涂层中石墨的尺寸，大都处 4~5倍. 除了摩擦系数之外，磨损率也是衡量材料摩擦
于10 µm以下. 学性能的1个关键参数. 利用公式K=V/(SF)=m/(ρSF)

2.2 涂层的摩擦学性能及机理研究 计算了几种样品的磨损率. 式中：K为样品的磨损率
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摩擦系数是反映涂层减摩性能的1个重要指标， [mm /(N·m)]，V为磨损体积(mm )，S为滑动距离(m)，

(a) (b) (c)

500 µm 500 µm 500 µm 500 µm
C Mo Mo C

500 µm 500 µm 500 µm 500 µm 500 µm
S S

(d) (e) (f)

Large size MoS 2

10 µm 10 µm 10 µm

Fig. 3 SEM micrographs of surface micro-morphology and elemental mapping of coatings: (a, d) MoS 2 /graphite-based bonded
solid lubricating coating; (b, e) MoS 2 -based bonded solid lubricating coating;
(c, f) graphite-based bonded solid lubricating coating
图 3 涂层表面微观形貌的SEM照片和元素面分布图：(a, d) MoS 2 /石墨基粘结固体润滑涂层；
(b, e) MoS 2 基粘结固体润滑涂层；(c, f)石墨基粘结固体润滑涂层

0.16 1 000
(a)
0.45
0.45 (a) (b) (c)
0.40 0.14 900
0.40
Friction coefficient Friction coefficient 0.30 Friction coefficient 0.10 Wear rate/[10 −6 mm 3 /(N·m)] 700
0.12
0.35
0.35
800
0.30
0.08
0.25
0.25
600
0.20
0.20
0.06
0.15
0.15
MoS 2 -based
0.10 0.04 MoS 2 /graphite-based 2
0.10

0.02
0.05 Graphite-based
0.05
0.00 0
0 2 4 6 8 10 12 14
Time/10 s
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Fig. 4 (a) The average friction coefficient, (b) curve of dynamic friction coefficient diagram and (c) wear rate of samples
图 4 样品的(a)平均摩擦系数、(b)动态摩擦系数曲线和(c)磨损率