聚四氟乙烯表面微摩擦学特性的改性

铁氟龙

英文标题：Modification of surface tribology characteristic of PTFE   
英文刊名：THE CHINESE JOURNAL OF NONFERROUS METALS  
关键词：纳米复合薄膜；A1203；聚四氟乙烯；摩擦特性；表面改性
摘  要：利用离子注入系统PSⅡ和MEVVA80-10型离子注入机,采用射频磁控溅射和等离子束注入沉积两种技术,制备Ag、Al2O3、PTFE和Al2O3/PTFE纳米复合薄膜.采用XRD、AFM/FFM和纳米探针测试方法,研究5种薄膜改性聚四氟乙烯(PTFE)表面微摩擦学特性的效果.结果表明:在相同磨损测试条件下,离子注入技术制备的Al2O3/PTFE纳米复合薄膜的损伤深度比其他样品的浅,样品的耐磨性至少增加4倍;铝离子注入Al2O3/PTFE纳米复合膜的化学成分主要是Al、F、C、O和N;除C2F4峰外,还存在AlF3、Al2O3和AlN峰,且Al2O3为γ相,呈体心立方结构;薄膜硬度达到0.15、0.19和0.65 Gpa;弹性模量为0.9、1.5和2.2 Gpa.   
Abstract：Using ion implantation system PS Il and MEWA80—10 ion implantation machine，Ag，A1203，P邗E，
A1203／Pm nanometer laminated films were prepared by RF magnctron sputtering and plasma beams into sedimentary．
Using XRD．AFM／FFM and nanometer probe test method,the PTFE surface tribology characteristic of five kinds of
modified films were studied．The results show that under the same test condition，A1203／PTFE nanometer laminated
film’s damage depth made by the ion implantation technology is shallower than those of other samples，while the wear
resistance increases at least 4 times．The chemical composition of aluminum ion implantation A1203／PTFE nanometer
compound films is mainly AI，F'C，O and N．AIF3，A1203 and A1Npeaks exist as well as C2F4 peak,and A1203 is r-phase
with body—centered cubic structure．The hardness of the film achieves 0．1 5，O．19 and O．65 GPa．The elastic modulus is 0．9，1．5 and2．2GPa．
Key words：nanometer compound membrane；A1203；PTFE：tribology characteristic；superficial modification
---------------
      自1989年我国借鉴前苏联先进技术开始研制弹性金属塑料瓦(EMP)以来，虽然利用聚四氟乙烯（PTFE）一金属弹性瓦改善了轴承瓦面的耐磨性，使轴瓦发热问题在一定程度上得到解决。但另一个难题一直没有解决：即由于聚四氟乙烯材料的摩擦因数较小，且随着轴瓦转速的增大磨损情况将趋于严重，尤其是在停机时，油膜失去作用，产生瞬时干磨擦。
      如何使这一难题得到解决，是提高EMP瓦寿命及质量的关键，已成为制造商亟待解决的问题。PTFE改性研究己成为近20年来材料领域研究的热点之一，如日本东芝公司为改善PTFE的压缩弹性、蠕变性和耐磨性，在PTFE中填充玻璃纤维和MoS2。张招柱等利用Pb304、PbO和Cu20这3种金属氧化物填充PTFE，对干摩擦与GCrl5轴承钢对磨时的摩擦学性能进行了研究。