氮离子注入尼龙1010的摩擦学特性

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第19卷第2期高分子材料科学与工程v。1．19，N0．22003年3月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGMar．2003氮离子注入尼龙1010的摩擦学特性熊党生(南京理工大学材料科学与工程系，江苏南京210094)摘要：用高能离子注入机对尼龙1010进行N注入改性，注入能量为450kev，剂量分别为5×10'4／cm2、2．5X10／cm。及1．25×10“／cm。。以ZrO2及Si3N．球为上球样，分别与注入尼龙1010下盘样组成摩擦副，在销盘摩擦试验机上评价它

2、们在干摩擦条件下的摩擦磨损行为。结果表明，几种剂量的N+注入均增强了尼龙1010的耐磨性。未注入样品的磨损主要表现为粘着、塑性变形、犁沟和疲劳脱层，注入样品的磨损主要为轻微的磨粒磨损。关键词：离子注入；尼龙1010；摩擦磨损中图分类号：TQ323．6文献标识码：A文章编号：1000—7555(2003)02—0150—03尼龙1010(PA1010)是一种白色或微黄色0．4m以下；离子注入在中国科学院半导体研半透明坚韧固体，霉菌、细菌、酶等对它不起作究所IC一4型高能离子注入机上完成，注入能用，不怕虫蛀，无毒。它还具有高强度、高韧性、量为450keV

3、，注入剂量分别为5×10H／cm，耐高压、尺寸稳定性良好等优点，已广泛应用于2．5×10／cm和1．25×10¨／cm。机械、汽车、造船、纺织、仪表等工业部门，可用托igIIt来代替有色金属或其它材料。但其摩擦系数偏高，耐磨性能还有待进一步提高，PAl010整体材料的填充改性可改善其摩擦学性能n]，然而对PA1010表面改性的研究则很少。近年来的研究表明，聚合物表面离子注入可提高其表面交联度及硬度、改善其摩擦学性能及润湿性ig．1SchemeofPin—on—desktestapparatus等L3q]。本文采用高能离子注入机对PAl0101．2摩擦

4、磨损试验表面进行注入改性，并分别与ZrO及Si。N球摩擦试验在自制销一盘式摩擦试验机上进配副，用自制销一盘摩擦试验机在干摩擦条件下行，如Fig．1所示。试验分别采用直径为3mm研究其摩擦磨损性能。的ZrO及直径为9．5mm的Si。N。陶瓷球在1实验部分PAl010盘表面上相对滑动，陶瓷球固定不动，1．1材料盘旋转，变频仪调控速度，砝码加载。试验条件原料为上海赛璐珞厂提供的PA1010粉为：滑动速度0．1m／s，载荷4．9N，滑行时间为末，粒度小于100m，将PA1010粉末送入100min，用应变式传感器检测摩擦力。WZM—I型微型注模机中，加热至2

5、36C，保温用T1000型表面轮廓仪在盘表面圆形摩约10min，熔融后挤压注模成~P40mm×4mm擦轨道上沿垂直于滑动方向上测量磨痕深度，盘状材料，注入前打磨盘表面至粗糟度为Ra一每条圆形轨道取相邻之间成直角的4个方向上收稿日期：2001—05—24；修订日期：2001—08—05基金项目：国家863计划(2002AA331010)和江苏省应用基础研究资助项目(BJ2OOOO3O)作者简介：熊党生，男，4l岁，副研究员．维普资讯http://www.cqvip.com第2期熊党生：氮离子注入尼龙lOlO的摩擦学特性测量，取其平均值为该样品的磨痕深度

6、。试验前Fig．3是注入样品和未注入样品与Si。N．苦若案羞球、盘均用酒精清洗，干燥后测试。球配副下的摩擦系数随滑行距离的变化曲线。用金相显微镜观察磨损表面形貌。与Fig．2比较可见，不同摩擦副下摩擦系数的大小有所不同，但起始摩擦系数都较低，滑动初2结果与讨论期皆有随滑行距离增加而上升的趋势，稳态摩PAl010表面注入前为白色，颜色随注入擦系数仍以2．5×10／cm剂量注入的样品最剂量的增加而变深，逐渐由橘黄色变为棕黄色，低。最后呈黑亮色。2．2磨损性能与分析2．1摩擦行为Tab．1是注入和未注入样品与ZrO：球摩Fig．2示出了注入样品和未注入样品

7、与擦后磨痕中的最大深度，从Tab．1中可见，未zrO：球配副下的摩擦系数随滑行距离的变化注入样品的磨痕最深，注入后磨痕变浅，并随注曲线。可见，注入及未注入样品起始摩擦系数都入剂量的增加磨痕深度减小，注入剂量最高的较低，并随滑行距离的增加而上升。未注入及低样品磨痕深度最小。剂量注入样品摩擦系数随滑行距离的增加上升Tab．1Weardepthsofun—implantedandimplanted迅速，而高剂量注入样品上升缓慢，滑行至200samplesrubbingwithZrO2ballm以后摩擦系数趋于稳定。长距离滑行后，稳态摩擦系数以2．5×lO／

8、cm剂量注入的样品最低，而另外两种剂量注入样品的摩擦系数均高于未注入样品，最高剂量(1．25×lO／cm)注