Химическое модифицирование поверхности
Химическое модифицирование поверхности
Из учения о строении и свойствах твердого тела следует, что свободная поверхностная энергия во многом определяет механические характеристики (например, такие, как прочность, твердость, уровень трения и т.п.). Причем между ними существует прямо-пропорциональная зависимость. В силу этого на механические характеристики твердых тел могут оказывать заметное влияние как физические, так и химически адсорбированные вещества.
|
Тщательно проведенные исследования показали, что энергия взаимодействия между металлическими телами во фрикционном контакте определяется степенью их окисления (рис. 5.8).
а б в
Рис. 5.8. Модели взаимодействия металлических тел во фрикционном контакте
Так, если при контакте в вакууме чисто металлических поверхностей а, например, железа, энергия взаимодействия равняется
4 10-6 Дж/мм2, то в случае контакта чистого металла с окисленной
поверхностью б того же материала она равняется уже 2 10-6 Дж/мм2,
а в случае двух окисленных металлов в – только 0,2 10-6 Дж/мм2.
Кроме того, у ряда металлов (свинец, медь и др.) коэффициенты трения окислов бывают значительно ниже самих чистых металлов. Для таких тел окисные пленки играют еще и роль защитных средств от холодного сваривания и когезионного вырывания металла при трении. В подобных случаях окисление металлов является фактором, обеспечивающим скольжение и уменьшающим трение и износ твердых тел. Здесь важную роль на работу пары трения оказывает состояние окружающей атмосферы и прежде всего содержание в ней кислорода и паров воды.
Аналогичное защитное покрытие твердых тел может происходить и в случае химического взаимодействия поверхности твердого тела с молекулами, находящимися в маслах и способными легко выделять атомы хлора, серы, мышьяка, фосфора и др. В процессе трения, в результате выделяющегося в контакте тепла, на наиболее нагруженных участках контакта могут образовываться легко деформируемые хлориды, сульфиды, арсениды, фосфориды и другие соединения, существенно снижающие как схватывание и износ, так и трение между телами. Образованию подобных защитных поверхностных покрытий могут способствовать электрохимические и механические процессы, происходящие на границе раздела твердое тело внешняя среда.
Обсуждение Основы триботехники
Комментарии, рецензии и отзывы