ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оже-спектроскопия в исследовании полимеров трения из "Механизм действия противоизносных присадок к маслам" Образование полимеров, ин1шиированное трением, при взаимодействии некоторых углеводородов со сталью исследовали с помощью оже-спектроскопии [83]. [c.98] Образцы для испытаний представляли собой диск (диаметр 6,5 см, толщина 1,5 см) из стали и палец из окиси алюминия с полусферическим концом (радиус сферы 0,3 см). Окись алюминия была выбрана, чтобы свести к ми1шмуму разрушение трущейся поверхности стального диска. [c.99] Как видно из рнс. 24, диск смонтирован на валу, приводимом во вращение с помощью магнитной муфты в описываемых исследованиях поддерживали скорость 0,005 м/с. Палец закреп.теи в держателе из нержавеющей стали, а держатель приварен к шарниру, связанному с сильфоном (такое соединение позволяет создавать нагрузки на сопряженную пару трения палец —диск ). Держатель с пальцем может перемещаться в двух направлениях в горизонтальной плоскости. При нагружении пальца он оставляет на вращающемся диске кольцевой след трения. [c.99] Исследование проводили в вакууме, обеспечиваемом форкамер-ным и ионным насосом после нагревания до 250 °С достигалось остаточное давление 1,33-10 Па, Температура испытания 23 С, используемые нагрузки 0,98—7,84 Н, В процессе испытания непрерывно регистрировали силу трения. [c.99] Трущиеся детали (диск и палец) очищали от окислов, бомбардируя их ионами аргона. Очистку проводили в условиях тлеющего разряда особочистый аргон напускали при остаточном давлении 2,66 Па использовали постоянный ток напряжением 1000 В, подаваемый в пространство между диском н шиной. На диске создавался отрицательный потенциал, а положительно заряженные ионы аргона бомбардировали поверхность и тем очищали ее. Очистку проводили до тех пор, пока оже-спектрометр не показывал наличие только ионов железа. [c.100] Элементный анализ поверхности диска можно проводить до испытаний, во время испытаний и после них с помощью оже-спектрометра (точка контакта пальца с диском попадает под пучок электронов через 1,2 с после выхода ее из зоны контакта). Для этого применяли обычный оже-спектрометр, описанный в литературе [7]. Первичный пучок электронов направляется на поверхность диска, проходит зону электронной пушки оже-спектрометра с цилиндрическими зеркалами и фокусируется на следе трения. Взаимодействие электронов происходит под углом 80 к плоскости касания пальца с диском. Диаметр пятна от пучка 0,2 мм. [c.100] Электронная пушка имеет отклоняющие пластины, позволяющие перемещать пучок по поверхности диска. Вторичные электроны, выбиваемые с поверхности диска, поступают на анализатор энергий и попадают на электронный умножитель. Идентификация элементов осуществляется на основе измерения энергий вторичных электронов. [c.100] Оже-спектроскопия идентифицирует химические элементы в зоне глубиной, равной приблизительно четырем атомным слоям. Показания оже-спектрометра фиксируются осциллографом. Блок развертки обеспечивает сканирование полного спектра элементов за 0,1 с. Тем самым создается возможность фиксировать изменение элементов на движущейся поверхности в динa.vIикe. [c.100] С помощью описанного оже-спектрометра была исследована поверхность стального диска, покрытого продуктами окисления металла и адсорбированными веществами. На типичном оже-спектре обнаруживали наличие серы, углерода, кислорода и железа. Источниками углерода могли быть его окислы (СО или СОг) или продукты адсорбции. [c.100] На оже-спектре после обработки стального диска ионами аргона обнаружено лишь железо кислорода, углерода и серы не оказалось. Высоту пиков на оже-спектрограммах измеряли непосредственно на фотографируемых осциллограммах. Во всех испытаниях напряжение и силу тока первичного пучка электронов поддерживали постоянными, чтобы можно было сравнивать высоту пиков. [c.100] В случае обработки поверхности стального диска этилхлоридом в условиях трения при длительности воздействия всего 1 с стальная поверхность полностью насыщается этилхлоридом интенсивность пиков хлора на оже-спектрах не менялась при более длительной обработке, Таким образом, этилхлорид оказался более реакционноспособен по отнощению к стали, чем винилхлорид, Был сделан вывод, что хотя этилхлорид более реакционноспособен во взаимодействии со сталью, чем его ненасыщенный аналог — винилхлорид, в условиях трения на поверхности стали создается большая концентрация винилхлорида, вероятно, вследствие его способности к полимеризации. Отсутствие заметного роста интенсивности пиков углерода на оже-спектрограмме при росте интенсивности пиков хлора в опытах с винилхлоридом (см, табл, 14) может быть связано с состоянием его молекул на поверхности стали углерод может быть экранирован хлором. [c.103] Хемосорбция вещества представляет собой процесс образования монослоя. После образования монослоя хемосорбция заканчивается, и дальнейшее возрастание концентрации вещества на поверхности может свидетельствовать о его химическом взаимодействии с поверхностью или о полимеризации. [c.103] Была также исследована сорбция винил- и этилхло-рида на очищенной стальной поверхности в статических условиях. После длительности взаимодействия 10 000 с на стали наблюдалась большая концентрация этилхло-рида, что тоже подтверждало его более высокую реакционную способность. Таким образом, в отсутствие трения, по-видимому, полимеризация винилхлорида не протекает. [c.103] Результаты опытов приведены на рис. 26. Видно, что при повыщении нагрузки с 0,98 до 4,9 Н концентрация хлора на поверхности растет, а дальнейшее повышение нагрузки снижает пик хлора. Из рисунка видно также, что коэффициент трения зависит от концентрации винилхлорида максимальной интенсивности пика хлора соответствует минимальный коэффициент трения. Вероятно, сначала рост нагрузки способствует сорбции винилхлорида II снижению трения, но после оптимума рост нагрузки приводит к десорбции тогда снижается количество пленки на поверхности, повышается адгезионное взаимодействие и соответственно растет трение. [c.104] Использованные в работе [83] техника и методика исследований представляют несомненный интерес, хотя глубокий вакуум и ограничивает их применение для изучения механизма и кинетики трибополимеризации. [c.105] Возможность инициирования полимеризации мономеров, например винилхлорида, при трении обсуждается в литературе [31, с. 280—281]. В частности, выражалось сомнение в том, что при трении, как указывалось в работе [84] авторов этой книги, могут образовываться полимеры, способные снижать коэффициент трения и износ, т. е. создавать антифрикционный, противоизносный и противозадирный эффект. [c.105] Одиако в последние годы обнаружены деструкция молекул винилхлорида под действием трения с последующей полимеризацией и образованием поливинилхлорида [85] и существенное влияние полимерной пленки, образующейся при трении, на механизм противонзнос-ного и антифрикционного действия присадок к мине-ральны.м маслам прп смазывании трущихся деталей из алюминия и его сплавов [86]. [c.105] Корреляция между химическими и трибологическими эффектами действия масла и присадок в работе [86] не была установлена. Так, указывалось, что. хотя жирные кислоты (в частности, олеиновая) инертны по отношению к алюминию, именно их чаще всего применяют в качестве противоизносных присадок. [c.105] Антифрикционные свойства исследовали на машине маятникового типа, в которой трущимися парами служили два алюминиевы.х цилиндра, являвшиеся разрезной осью маятника, и четыре опорных стальных шара. Такая машина обеспечивала регистрацию коэффициентов трения с высокой чувствительностью и хорошей воспроизводимостью. [c.106] Противоизносные свойства определяли на машине трения, в которой вертикальный вращающийся стальной конус опирался на три алюминиевых цилиндра, неподвижно закрепленных в форме треугольника в горизонтально установленной чашке. Конусу сообщали нагрузку 118 Н скорость вращения конуса составляла 1420 оборотов в минуту (75 см/с). Длительность испытания 1 мин. Износ определяли по потере массы цилиндров и конуса и по изменению диаметра пятен износа на цилиндрах. Изучали также состояние трущихся поверхностей с помощью сканирующего электронного микроскопа. [c.106] Вернуться к основной статье