旋翼轴用Ni-Al₂O₃-PTFE复合镀层的制备与摩擦学性能

摘要

针对国内航空传动系统翻修间隔时间短的不足,以硬质颗粒Al₂O₃和润滑材料PTFE作为微粒,采用电刷镀技术在旋翼轴常用过渡层金属材料T2紫铜片表面,制备Ni-Al₂O₃,Ni-PTFE,Ni-Al₂O₃-PTFE复合镀层,采用扫描电镜、显微硬度仪表征分析镀层微观形貌、元素含量分布及硬度;采用自制的销盘式摩擦磨损试验机对镀层试样进行摩擦磨损试验,探究镀层摩擦学性能及其磨损机理。结果表明:随Al₂O₃颗粒含量的提高,Ni-Al₂O₃-PTFE复合镀层表面微晶单元尺寸减小,硬度提高,Ni-Al₂O₃-PTFE （3:1）显微硬度最大为236 HV,相比于Ni-PTFE复合镀层提升约66%;Ni-Al₂O₃-PTFE复合镀层结合了Al₂O₃和PTFE两者的优势,在具有减摩的同时,还具有良好的耐磨性能,Ni-Al₂O₃-PTFE（1:1）复合镀层的减摩性能最优,相比于Ni-Al₂O₃其摩擦系数降低约52%;Ni-Al₂O₃-PTFE （3:1）复合镀层的耐磨性能最优,相比于Ni-PTFE其磨损率降低约85%;Ni-Al₂O₃-PTFE复合镀层的磨损形式主要是机械磨损,存在轻微的氧化磨损和黏着磨损,复合镀层表面微凸体的塑性变形可为摩擦表面提供润滑膜,其中PTFE是自润滑颗粒,Al₂O₃颗粒起到支撑与强化的作用,保护镀层免受磨损。

关键词

航空传动系统 / 旋翼轴 / 复合镀层 / Al＿2O＿3 / PTFE / 电刷镀 / 摩擦磨损