灰铸铁表面渗硫层的摩擦磨损性能

通过低温离子渗硫技术和化学转化技术,分别在灰铸铁表面制备固体润滑层渗硫层和磷酸盐层,采用SEM-EDS、XRD、纳米压痕仪、X射线应力分析仪分析了两种固体润滑层表面的组成元素、组织结构、厚度、硬度、残余应力及磨痕形貌,通过摩擦磨损试验对比研究了灰铸铁基材及表面固体润滑层的减摩耐磨性能,并用三维白光干涉仪对摩擦磨损试验后的磨痕体积进行分析。结果表明,灰铸铁表面磷酸盐层及渗硫层表面的多孔结构都具备储油润滑的特性,但渗流层的表面硬度及残余压应力都比磷酸盐层高,且渗硫层是活性硫原子渗入到基体内而形成的具有减摩润滑作用的共价键化合物FeS,而且灰铸铁基体与渗硫层的对磨过程中还伴有活性硫原子的转移及重组的动态平衡过程。因此在同等试验条件下,与磷酸盐层相比,渗硫层的摩擦因数降低了23.5%,渗硫层的磨损量降低了31.6%,即渗硫层的减摩耐磨性能比磷酸盐层更优,压缩机内零部件渗硫处理后的能效(COP)提升效果显著。