塑料的磨損類別與機理(4)
　　
　　腐蝕磨損與微動磨損
　　
　　金屬的腐蝕主要有氧化腐蝕、特殊介質腐蝕與氣蝕浸蝕。當酸、堿或鹽的水溶液等電解質遇到金屬時，金屬和電解質形成原電池，發生電子轉移，從而損耗了作為陽極的金屬基體，這個過程之所以發生與可以不斷進行下去，是由于金屬具有易于失去的自由電子。這是一個電化學過程，塑料則不同。由于組成塑料的大部分體系都是由飽和的化學鍵構成，缺乏與介質形成電化學作用的自由電子和可移動的離子，一般不會發生電化學腐蝕，因而也不會產生這類腐蝕磨損。但是，在某些情況下，由于酸、堿、鹽等水溶液、氧化性介質以及其它化學藥品的影響，塑料會發生或快或慢的、由表及里的破壞，這屬于化學介質腐蝕。
　　
　　此外，塑料中可能含有金屬填充物。當這些金屬填充物處于摩擦表面時，也會與金屬一樣產生腐蝕磨損，雖然塑料都具有強的抗腐蝕能力，不為化學藥品所侵蝕，但當一些化學藥品、溶劑等進入摩擦界面，在應力反復作用下，又有熱、氧等環境因索，是能夠產生腐蝕磨損的。在摩擦過程中，表面上真實接觸區域可以產生高溫，同時可能產生很高的局部應力與變形。在這些熱點，能發生化學反應，從而加快了磨摜速度。這類區別于純力學磨損的現象就屬于腐蝕磨損。
　　
　　金屬接觸面處于載荷下作高頻率的搖擺運動及微量相對運動(法向或切向)，特別是在微幅振動條件下，其接觸表面會產生極細微粒的脫落，叫做微動磨損。微動磨損中，化學反應起主要作用時叫做微動腐蝕，是一個機械-化學過程。它首先使兩相對運動表面出現化學活潑狀態，然后形成氧化物，最后這些氧化物脫離整體成為磨屑，造成磨損。聚合物/鋼(鐵)摩擦副在上述工況下，也會產生微動磨損但是，某些聚合物與鋼鐵配對的摩擦副，則可以相對有效地防止或減輕微動磨損。
　　
　　聚合物/鋼(鐵)摩擦副之間的微動磨損，對于金屬偶件，它產生磨損的過程與金屬/金屬摩擦副所發生的相似，但產生的磨屑有一部分被鑲嵌到聚合物表層。如此周而復始，加速材料的破壞。鋼對聚合物的微動磨損過程是：首先是鋼表面區域內空氣膜被除去；接著是鋼新生表面快速氧化成a-Fe₂O₃；然后是這種氧化物中的一部分，以小圓盤狀形式鑲嵌到聚合物表面。
　　
　　至于與金屬接觸的聚合物(塑料)，也會以向金屬對摩面轉移與依附的形式產生微動磨損，而且在表面上留下了壓痕。
　　
　　前已介紹，有學者認為聚合物的摩擦系數大小，決定于自身表面能的高低，即摩擦系數大小取決于臨界表面張力γσ。對一些常用工程塑料的試驗表明，這些塑料抗微動磨損的能力，與其表面能及摩擦系數呈線性關系：表面能低與摩擦系數小者，抗微動磨損能力強。一般說，抗粘著能力高的抗微動磨損能力強。試驗內容與數據如下表所示。由表可以看到，數據的排列完全合乎于前邊描述的規律。從抗微動磨損的角度來看，在所列塑料中，以聚四氟乙烯與聚甲醛最耐磨，尼龍66最差。

塑料的表面張力與微動磨損

有趣的是，與上述塑料分別配對實驗的圓球(軸承鋼)，向塑料轉移量的順序也基本上與塑料本身抗微動磨損的順序一致。在接觸面間有潤滑劑時，金屬轉移量按由少到多徘列如下：鋼基銅網聚甲醛、聚四氟乙烯、聚甲醛、尼龍66、聚砜、聚碳酸酯。其中只有尼龍例外。
　　
　　實驗還發現，干態時鋼向尼龍66轉移的量，比按尼龍66臨界表面張力與摩檫系數推斷的要大，而濕態時又比推斷的小。這可能是因為在干態時，尼龍66分子鏈上存在的氫鍵加快了金屬氧化物的轉移。在濕態下，由于尼龍66在潮濕空氣中吸收了大量水分，水分子與尼龍66分子中的氫鍵發生作用，降低了金屬氧化物與尼龍66之間的粘附力，于是減少了轉移現象。
　　
　　此外，以聚四氟乙烯、PbO和石墨為填充劑的聚苯硫醚(PPS)具有很好的耐磨性，特別是在揺擺運動與微振動下更為優良。這是因為填充料中的固體潤滑劑，在運動之初首先轉移到對磨件表面上，使a-Fe₂O₃的形成與轉移均受到阻滯與阻擋，而隨后的滑動發坐在固體潤滑劑分子之間。
　　
　　曾經在堿介質(INNaOH)中，對幾種塑料與用金屬、非金屬填料增強的這些塑料的摩擦與磨損特性進行過試驗，表現各異。聚四氟乙烯與聚苯共混，與用碳纖維、焦碳、石墨及青銅粉等填充，顯著地改善了力學性能與摩擦磨損性能在堿介質中工作，對這些性能并無損害。雖然上述填料在提高超高分子量聚乙烯性能上作用不大，沒有象對聚四氟乙烯那么明顯，但是在堿介質中，有填料的超高分子量聚乙烯的摩擦磨損性能，比純態的好。玻璃纖維在增強聚四氟乙烯的機械強度與降低干摩擦時的磨損率方面，雖然很有效，在堿介質中，盡管這類材料的摩擦系數沒有變化，磨損率卻增大了，說明堿對玻璃纖維有腐蝕作用。用石棉增強酰醛作為水潤滑軸承材料時，有極佳性能，但作聚四氟乙烯的增強材料就不適合，它使材料的強度下降，摩擦與磨損性能惡化，特別是在減介質中磨損極快。這似乎是石棉成了摩阻材料，破壞了聚四氟乙烯在金屬表面上形成的轉移膜，加速了聚四氟乙烯基體的磨損。但用碳纖維增強的聚四氟乙烯，在堿介質中的摩擦與磨損性能均極佳。

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