PTFE_石墨与玻璃纤维填充聚甲醛的摩擦磨损特性研究

2006年9月

第9期(总第181期)

润滑与密封

LUBR I CATI O N ENGI N EER I N G

Sep 12006

No 19(serial No 1181)

3基金项目:航空科学基金资助项目(04G52044)1收稿日期:2005-10-19

作者简介:陶克梅(1969—),女,硕士研究生,主要从事固体自润滑复合材料研究1E 2mail:taokmei@1261com 1

PTFE 、石墨与玻璃纤维填充聚甲醛的摩擦磨损特性研究

3

陶克梅　向定汉

(南京航空航天大学材料科学与技术学院　江苏南京210016)

摘要:用聚四氟乙烯(PTFE )、玻璃纤维(GF )和石墨填充聚甲醛(P OM ),采用热模压成型制备出4种复合材料。在往复式滑动摩擦试验机上进行摩擦磨损实验。实验条件为正压力518MPa,往复频率1Hz ,对摩面粗糙度R a 018μm 。结果表明:经填充的P OM 复合材料的摩擦因数和比磨损率均有不同程度的降低,其中P OM +20%(质量分数)

PTFE 的摩擦因数最低,P OM +20%PTFE +10%GF 的耐磨性最好。扫描电镜分析表明P OM 材料的磨损机制以粘着磨损

为主。

关键词:P OM;PTFE;复合材料;摩擦和磨损

中图分类号:T H11711　文献标识码:A 文章编号:0254-0150(2006)9-103-3

Fr i cti on and W ear Behav i or of P OM Filled with

PTFE,Gl a ss F i ber and Graphite

Tao Kem e i Xia ng D i ngha n

(College ofMaterials Science and Technol ogy,Nanjing University of Aer onautics and A str onautics,Nanjing J iangsu 210016,China )Abstract:The tribol ogical behavior of polyoxy methylene (POM )filled with polytetrafluor oethylene (PTFE ),glassfibre

(GF )and graphite was studied .P OM and POM composites were p repared by hot comp ressi on molding .W ear and fricti on tests were perfor med in a reci p r ocating sliding tribotester at r oom temperature at a no m inal p ressure of 5.8MPa and counterface roughness of R a 018μm.It is found that the coefficients of fricti on of POM composites is l ower than that of unfilled POM.The POM +20%PTFE co mposite exhibits the lowest coefficient of friction amongst all POM materials .By comparis on t o unfilled POM ,the s pecific wear rate for all filled co mposites decrease and the highest wear resistance is obtained for the POM +20%PTFE +10%GF co mposite .Worn surface analysis for POM and POM composites by scanning electr on m icroscopy shows that wear mechanis m is main adhesi on wear .

Keywords:polyoxy methylene (P OM );polytetrafluor oethylene (PTFE );composites;friction and wear

　聚甲醛(Polyoxy methylene,P OM )是一种高结晶性的工程塑料,具有刚性大、无噪声、耐疲劳、耐摩擦、极限pv 值高、成型加工方便和原料价廉易得等优点,作为有色金属的替代材料已在汽车、机床、化

工和电气等行业得到广泛应用[1]

。然而纯POM 的摩擦因数偏大,不宜用作润滑材料。为了降低POM 的摩擦因数,国内外学者进行了大量改性研究,并取得了较好的效果

[2-3]

,如填充聚四氟乙烯

(Polytetrafluoroethylene,PTFE )、二硫化钼、石墨、

铅粉等等,以PTFE 效果最佳[4]

,且P OM +20%(质

量分数,下同)PTFE 已制成商品。Franklin 等人[5]

研究了商用POM +20%PTFE 复合材料的摩擦磨损

特性,分析了磨损率、对偶面表面形貌和转移膜特征之间的联系。为了进一步改善POM 的摩擦磨损性能,本文作者将采用PTFE 、石墨与玻璃纤维(GF )等3种填料来填充P OM ,并进行对比研究,考察填料的混杂作用对POM 摩擦磨损性能的影响。1　试验材料与方法111　试件的制备

将POM 分别与PTFE 、石墨、玻璃纤维共混,高速搅拌后,加热至175～180℃,熔融后热压成型,成型压力20MPa 。制备出4种P OM 试样:纯POM (A )、P OM +20%PTFE +10%GF (B )、P OM +20%PTFE +5%石墨(C )与POM +20%PTFE (D )。每种

试样加工成2件,共8件,用600#

金相砂纸打磨抛光,每次试验之前用丙酮清洗试件和滑动轨道表面,然后用软布擦干。112　实验方法

本实验采用往复式滑动摩擦试验机,示意图见文