過酷なしゅう動条件下で摩擦低減をもたらす物理的かつ化学的な表面テクスチャの創製

创建物理和化学表面纹理，减少恶劣滑动条件下的摩擦

基本信息

批准号：
18K03917
负责人：
亀山雄高
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Tokyo City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

まず，微粒子ピーニングによって表面テクスチャを形成したアルミニウム基材の潤滑下摩擦試験を行った．斜投射微粒子ピーニングを用いて寸法が系統的に異なるうね状微細構造を形成した試験片（ピッチ：0.1mm弱・高さ：5～10um）と，比較材として機械加工によって形成した周期溝構造（ピッチ：0.1mm，高さ：3um）も用意し，これらのテクスチャ材をピン側試験片に，アルミ合金平板をディスク側試験片に用いて，ピンオンディスク回転式摩擦試験を行って摩擦係数を評価した．表面の潤滑状態を表すストライベック線図に結果を整理したところ，機械加工による周期溝構造よりも斜投射微粒子ピーニングによる微細うね状構造のほうがより良好な潤滑性を示す可能性が示唆された．またうね状微細構造の寸法が大きいほうが摩擦係数は低い値を取る傾向が認められた．次に微粒子ピーニングによって鉄成分を移着させたアルミニウム基材の摩擦摩耗試験を実施した．鉄成分の移着が潤滑油添加剤（Zn-DTP）の吸着とそれに伴う摩耗の低減に及ぼす影響について詳細に調べた．とくに，凹凸を有する表面において生じた微小な摩耗を定量的に評価する手法を定め，これを用いて鉄移着の有無による摩耗量を比較した．これまでの研究を通し，鉄を移着させたアルミニウム基材をZn-DTP存在下で摺動した場合，低い摩擦と少ない摩耗を示す場合と，対照的に高い摩擦と大きな摩耗量を示す場合とがあった．本年度の研究においてもこの傾向は再現された．摩耗量を定量的に比較したことにより，摩耗が少なくなる場合については鉄を移着させていない表面をZn-DTP存在下で摩耗させた場合よりも摩耗が低減されていることが明らかになった．また，摩耗が多くなるケースでは，相手材にアルミニウム試験片由来の摩耗粉が凝着し，同種材摩擦の様相となっていたことも明らかになり，摩耗現象の一層の理解が得られた．

首先，我们对具有颗粒喷丸表面纹理的铝基材进行了润滑下的摩擦试验。使用倾斜粒子喷丸形成具有系统不同尺寸的脊状微结构的测试件（节距：小于0.1mm，高度：5至10μm），以及作为比较材料的通过机械加工形成的周期性凹槽结构（节距）还制备了直径：0.1mm，高度：3um)，并使用这些织构材料作为销侧试件和铝合金平板作为盘侧试件进行销盘旋转摩擦试验，测定摩擦系数。当将结果组织成代表表面润滑状态的斯特里贝克图时，表明通过倾斜颗粒喷丸形成的细脊状结构可能比通过机械加工形成的周期性凹槽结构表现出更好的润滑性。还观察到，脊状微观结构越大，摩擦系数越低。接下来，对通过细粒喷丸转移了铁成分的铝基材进行摩擦磨损试验。我们详细研究了铁转移对润滑油添加剂 (Zn-DTP) 吸附的影响以及相关的磨损减少。特别是，我们开发了一种定量评估不平坦表面上发生的微小磨损的方法，并用它来比较有铁转移和无铁转移的磨损量。通过迄今为止的研究，我们发现，当转移了铁的铝基材在Zn-DTP存在下滑动时，有时表现出低摩擦且磨损少，有时表现出高摩擦并且有大量的磨损。今年的研究再现了这一趋势。通过对磨损量进行定量比较可知，与没有铁转移的表面在Zn-DTP存在下磨损相比，磨损减少了。研究还表明，在存在大量磨损的情况下，铝试件的磨损粉末会粘附在配合材料上，形成类似材料的摩擦模式，从而可以更好地了解磨损现象。