三硫化二锑在摩擦表面的摩擦化学反应.pdf

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1、第35卷第2期非金属矿V_01．35No．22012年3月Non．MetallicMineSMarch，2012三硫化二锑在摩擦表面的摩擦化学反应刘宇雄员荣平齐士成江盛玲吕亚非(北京化工大学碳纤维与功能高分子教育部重点实验室，北京100029)摘要三硫化二锑作为固体润滑剂用于摩擦材料，对稳定摩擦因数、降低磨损率、保护摩擦盘起重要作用，但三硫化二锑在摩擦过程中发生氧化作用生成具有磨料性质的三氧化二锑和五氧化二锑，摩擦机理由粘着摩擦向磨粒摩擦转变。本实验用DSC测定了三硫化二锑的热性能并用SEM、E

2、DX和XRD对含三硫化二锑摩擦材料的摩擦表面进行了表征，讨论了三硫化二锑的摩擦化学反应。关键词三硫化二锑摩擦化学摩擦表面制动摩擦材料中图分类号：THll7．1文献标识码：A文章编号：1000-8098(2012)02-0080-03TribochemistryofAntimonyTrisulfideatFrictionSurfacesLiuYuxiongYunRongpingQiShichengJiangShenglingLvYafei(KeylaboratoryofCarbonFiberand

3、FunctionalPolymers，Minis仃yofEducation，BeijingUniversityofChemicalTechnology,Beijing100029)AbstractAntimonytrisulflde(Sb2S3)wasusuallyusedassolidlubricantinfrictionmaterialsandplayedcriticalroleinstabilizingfrictioncoeficient，depressingspecificwearrat

4、eandprotectingthecastirondisc．Thethermalpropertyofantimonytrisulfideweremeasuredusingdiferentialscanningcalorimetry(DSC)andthefrictionsurfacesoffrictionmaterialswereobservedbyscaningelectronmicroscopy(SEM)andenergydispersiveX—raymicroanalysis(EDX)and

5、X—raydiffractionanalysis(XRD)．TheresultsindicatethatantimonytrisulfidecanbeoxidizedmainlytoSb2S3andSb2O5duringfriction．Afteroxidation，themechanismwillbechangedfromadhesivetoabrasionfriction．Keywordsantimonytrisulfide(stibnite)tribochemistryfrictionsu

6、rfacesbrakefrictionmaterials制动摩擦材料是多组分复合材料，含纤维增强于摩擦材料的对偶是铸铁摩擦盘，三硫化二锑与铁可体、磨料、固体润滑剂、空间填料和树脂基体。三硫化发生反应生成硫化亚铁和锑[7-8]：二锑(SbES)是制动摩擦材料常用的固体润滑剂[1-5]，Sb2S3+3Fe=3FeS+2Sb(6)属金属硫化物，具有层状晶体结构和低莫氏硬度漠氏硫化亚铁发生氧化反应生成氧化铁、三氧化二铁硬度为2．5)，在摩擦过程中容易聚集在摩擦材料表面和四氧化三铁。如果摩擦材料中含碳如石

7、墨、炭黑等，和转移到摩擦盘表面[6]。摩擦发生在对偶表面。摩擦或酚醛树脂等有机物质，在摩擦过程中热降解、炭化化学研究摩擦过程中摩擦对偶在摩擦表面发生的化产生碳，四氧化二锑和碳会发生化学反应[8】：学反应。由于受多因素如摩擦热、空气中的氧、水等环Sb204+4C：2Sb+4COt(7)境影响，摩擦化学反应具有复杂性，对制动摩擦材料三硫化二锑和三氧化二锑可能发生化学反应隅]：摩擦表面的摩擦化学研究不多。三硫化二锑在摩擦2Sb203+Sb2S3=6Sb+3SO2t(8)过程中会发生氧化反应，生成三氧化

8、二锑、五氧化二锑三硫化二锑在制动摩擦材料中的主要作用是通(290--430℃)和四氧化二锑伏于500℃)[7-8]：过粘着摩擦机理稳定摩擦因数、降低磨损率和噪音。2Sb~S3+902=2Sb2O3+6SO2t(1)三硫化二锑氧化后生成三氧化二锑(莫氏硬度为5．2)2Sb2S3+llO2=2Sb2O5+6SO2t(2)和五氧化二锑，莫氏硬度提高，摩擦机理也由粘着摩sb2S3+502=Sb204+3SO2t(3)擦转变为磨粒摩擦。在摩擦过程中三硫化二锑的摩四氧化二锑也是三氧化二锑进一步氧化或五氧擦化