塑料的磨损类别与机理(1)

　　—、粘着磨损

　　粘着磨损是在塑料表面与对磨面间真实接触区域内，在界面上紧靠塑料的一侧发生塑料微凸体断裂，小片塑料从本体材料上被斯裂下来，粘附在对磨面上，形成转移膜与依附模，或形成自由摩损屑。

　　摩擦表面静接触时，实际接触区域内，两表面粘接在一起。当摩擦时，这些粘接点被剪切。剪切不一定正好发生在界面上，这就发生使一方材料损失的现象。同时，表面上的微凸峰在摩擦过程中相互碰撞，产生强烈的局部过热，因而形成冷焊点。这些冷焊点受剪切时，较软材料上的微凸峰脱离基体。以上这些材料损失的现象而粘着磨损。当塑料与金属对磨时，由于局部过热面变软了的塑料粘附于金属表面上，产生粘着磨损。

　　一般来说，摩擦副形成粘结点时，剪切发生的部位有以下四种类型：

　　1)粘结点的强度比两面基体的都弱，剪切正好发生在实际接触的界面上，这样，两面磨损都极微。
　　2)粘结点的强度比一面的强，剪切通常就发生在这一面的表层内。这类磨损可能是严重的。
　　3)若粘结点的强度比两面的都强，剪切将发生在较弱一面的表层内。这时，较弱一面磨损大，较强一面也受损伤，但较轻微。
　　4)两对摩件的材料相同。这时，粘结点与两表面都是同一材料，但结点因变彭、熔接等硬化，剪切强度也显著地提高。所以剪切很少可能正好发生在界面上，而是在界面两侧的基体表层，这就使得两对摩表面损伤都会很大。

　　在讨论金属的粘着时说过，当弱金属A与强金属B接触时，产生的结合键将比B的弱而比A的强，是两者的平均值，滑动中发生的剪切将在A表层内，这就使得金属A转移给了B。就因粘着而磨损。B也并不因为A的转移而使表面物质增加或受到保护，同样要产生磨损。这是由于粘附物因在几何形状、结构与性质等方面的原因，不能牢固地存在B上，当这些粘附物脱离时，不可避免地要使B受到损伤。

　　至于塑料，不论是塑料在较硬的金属上滑动，还是金属在塑料上滑动，较软的塑料表面都发生损伤，也就是发生较软材料向较硬材料上的转移。这是因为髙分子材料的剪切强度与金属的相差达百倍以上，剪切自然主要发生在高分子物质这一面。

　　聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯等为无定形聚合物，聚丙烯为半结晶聚合物。它们在低速下、在清洁而光滑的表面上（例如在玻璃或精加工过的不锈钢上）滑动时，其界面上的粘着作用是强烈的，但并不像在同种聚合物上那么强。所以，即使摩擦相当高，也不会有很多聚合物转移到对摩面上。但由于局部疲劳，会在界面上出现一些碎屑。如果温度升髙，塑料本体强度下降，甚至小于界面剪切强度，则会有塑料的团块转移到对摩面上去，造成塑料产重磨损。通常塑料在玻璃化温度附近会出现这种现象。因此，相对滑动速度过高会产生髙热而加速塑料的磨损。

　　有很多塑料在玻璃化转变温度以下是脆性的。在这类塑料上，那怕只加以单纯的垂直负荷，就可能使每个真实接触区域处产生张应力，并且引发分布在塑料表面上的裂纹。这类行为属于断裂力学讨论的范畴。而这时如果有滑动，在表面间又有某种程度的粘着，在表面上增大了的张应力，就会大大地促进裂纹的生成。如果用润滑剂来降低摩擦，一般可以减小表面生成裂纹的危险，减小了磨损。但要是润滑液具有活性应力-腐蚀剂作用，反而更坏，而许多液体都既是有效的润滑剂，又是活性应力-腐蚀剂。

　　以上讨论的都是金属表面与本体在性质上完全一样的情况，是一种理想情况。实际的金属摩擦件表面通常都覆盖着氧化膜。

　　氧化膜内部的结合大都是共价键，十分强。而氧化膜之间的结合，部分属于范德华力，部分属于离子键，还有部分属于其它类型的结合。除非接触区域的温度高到足以使两物体间形成化学键结合，或者发生显著的相互扩散的程度，这些界面键总比本体内的键弱，所以当这种表面相互滑动时，剪切趋向于发生在界面上。氧化膜脆而硬，易于开裂及脱落，使金属表面产生材料损失。

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