ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层及表面氨基改性对摩擦学性能的影响

摘要

为满足内燃机技术发展对活塞-缸套摩擦副提出的更高负荷耐受需求，提升活塞主要材料ZL109铝合金的摩擦学性能，同时，推动微弧氧化技术与其他表面技术的复合应用，本文将微弧氧化技术与表面氨基改性技术复合，采用3-氨丙基三乙氧基硅烷对微弧氧化陶瓷层进行表面氨基改性，在ZL109铝合金表面制备出表面氨基化复合陶瓷层，并结合二硫化钼（MoS₂）润滑油添加剂，提出一种减摩耐磨新方法。为探究微弧氧化陶瓷层表面微观形貌对复合陶瓷层摩擦学性能的影响，本文从反应机理、微观形貌、层厚、表面粗糙度、平均孔径、孔隙率及化学成分等方面，对不同正向占空比条件下制备的陶瓷层进行系统分析；同时通过摩擦磨损试验，对复合陶瓷层的摩擦学性能展开表征。结果表明，表面氨基改性后的ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层与润滑油中MoS₂的相互作用有效提升了陶瓷层的摩擦学性能；与表面未氨基改性的微弧氧化陶瓷层和ZL109基体相比，当正向占空比为70%时，所制备的表面氨基改性微弧氧化陶瓷层的摩擦系数降低约50%,磨损量仅为0.3 mg;微弧氧化陶瓷层表面的微凸起结构可将摩擦界面分割为微观尺度下的局部接触区域，同时，在摩擦磨损过程中，改性陶瓷层表面的氨基与MoS₂润滑油添加剂发生键合作用，促使陶瓷层表面在动态摩擦磨损过程中持续生成MoS₂化学吸附膜,并最终使表面氨基改性陶瓷层呈现优异的摩擦学性能。

关键词

ZL109铝合金 / 微弧氧化(MAO) / 表面改性 / 摩擦学性能