TRIBOCHEMICZNA MODYFIKACJA WARSTWY WIERZCHNIEJ PRZECIWPRÓBKI ZE STOPU MAGNEZU AZ 31 WSPÓŁPRACUJĄCEJ Z ELASTOMEREM ZAWIERAJĄCYM SIARKĘ I CHLOR



Podobne dokumenty
TRIBOCHEMICZNA MODYFIKACJA WARSTWY WIERZCHNIEJ POLIMERU W KONTAKCIE

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA TECHNOLOGII POLIMERÓW

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ CRN W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POLIAMIDU PA6 I MODARU

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY WIERZCHNIEJ STALI MODYFIKOWANEJ BOREM W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

WPŁYW DODATKU NA WŁASNOŚCI SMAROWE OLEJU BAZOWEGO SN-150

PRZECIWZUŻYCIOWE POWŁOKI CERAMICZNO-METALOWE NANOSZONE NA ELEMENT SILNIKÓW SPALINOWYCH

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH BRĄZU CuSn12Ni2

WPŁYW FLUOROWANIA POWIERZCHNI GUMY NA JEJ WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH BRĄZU CuSn12Ni2 W OBECNOŚCI PREPARATU EKSPLOATACYJNEGO O DZIAŁANIU CHEMICZNYM

ĆWICZENIE. Oznaczanie szybkości relaksacji naprężeń wulkanizatów

POPRAWA CHARAKTERYSTYK TRIBOLOGICZNYCH POLIMEROWO- -METALOWYCH WĘZŁÓW TARCIA Z WYKORZYSTANIEM MODYFIKOWANYCH POROMERYCZNYCH POWŁOK POLIMEROWYCH

12/ Eksploatacja

BADANIA NAD MODYFIKOWANIEM WARUNKÓW PRACY ŁOŻYSK ŚLIZGOWYCH SILNIKÓW SPALINOWYCH

WPŁYW PARAMETRÓW RUCHOWYCH TARCIA NA MIKROTWARDOŚĆ WYBRANYCH POLIMERÓW ŚLIZGOWYCH

WPŁYW PALIWA RME W OLEJU NAPĘDOWYM NA WŁAŚCIWOŚCI SMARNE W SKOJARZENIU STAL ALUMINIUM

WPŁYW WYBRANYCH SMAROWYCH PREPARATÓW EKSPLOATACYJNYCH NA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH PODCZAS TARCIA ZE STALĄ

Kopolimery statystyczne. Kopolimery blokowe. kopolimerów w blokowych. Sonochemiczna synteza -A-A-A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B- Typowe metody syntezy:

MODYFIKACJA STOPU AK64

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje rejonowe

MODYFIKACJA SILUMINU AK12. Ferdynand ROMANKIEWICZ Folitechnika Zielonogórska, ul. Podgórna 50, Zielona Góra

Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali

DOBÓR ELEMENTU STALOWEGO DO POLIMEROWO-METALOWYCH WĘZŁÓW TARCIA

Badania tribologiczne ślizgowych węzłów obrotowych z czopami z powłoką TiB 2

KOMPOZYTY NA BAZIE ŻYWICY FENOLOWO- FORMALDEHYDOWEJ O ZADANYCH WŁAŚCIWOŚCIACH TRIBOELEKTRYCZNYCH

OCENA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POWŁOK UZYSKANYCH DROGĄ METALIZACJI NATRYSKOWEJ

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH

WPŁYW UKSZTAŁTOWANIA STRUKTURY GEOMETRYCZNEJ POWIERZCHNI STALI NA WSPÓŁCZYNNIK TARCIA STATYCZNEGO WSPÓŁPRACUJĄCYCH MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

METODY PRZYGOTOWANIA PRÓBEK DO POMIARU STOSUNKÓW IZOTOPOWYCH PIERWIASTKÓW LEKKICH. Spektrometry IRMS akceptują tylko próbki w postaci gazowej!

ZUŻYCIE TRYBOLOGICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE ZGARU STOPU AK132 UMACNIANEGO CZĄSTKAMI SiC

Budowa atomu Poziom: rozszerzony Zadanie 1. (2 pkt.)

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH SMARU PLASTYCZNEGO MODYFIKOWANEGO PROSZKIEM PTFE I MIEDZI

WYBRANE METODY MODYFIKACJI ASFALTÓW. Prof. dr hab. inż. Irena Gaweł emerytowany prof. Politechniki Wrocławskiej

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

KONFOKALNY LASEROWY MIKROSKOP SKANINGOWY W BADANIACH TRIBOLOGICZNYCH

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AK132

Pierwiastki bloku d. Zadanie 1.

MODYFIKACJA SILUMINU AK20 DODATKAMI ZŁOŻONYMI

NUMERYCZNA ANALIZA ROZKŁADÓW NACISKU WYSTĘPUJĄCYCH W STANDARDOWYCH WĘZŁACH TRIBOLOGICZNYCH

ZUŻYCIE ŚCIERNE STOPU AK7 PO OBRÓBCE MODYFIKATOREM HOMOGENICZNYM

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE ALUMINIUM OTRZYMANEGO NA DRODZE KONSOLIDACJI PLASTYCZNEJ PROSZKÓW

Warsztaty Tribologiczne PTT ITeE-PIB TRIBOTESTING Radom,

Wojewódzki Konkurs Przedmiotowy z Chemii dla uczniów gimnazjów województwa śląskiego w roku szkolnym 2014/2015

WPŁYW TEMPERATURY NA WARTOŚĆ WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA SAMOCHODOWYCH HAMULCÓW CIERNYCH

PODSTAWOWE POJĘCIA I PRAWA CHEMICZNE

NOŚNOŚĆ POWIERZCHNI A RODZAJ JEJ OBRÓBKI

BADANIA ODPORNOŚCI NA ZUŻYCIE ŚCIERNE WYBRANYCH POLIMERÓW INŻYNIERYJNYCH

MODYFIKACJA BRĄZU SPIŻOWEGO CuSn4Zn7Pb6

dobry punkt wyjściowy do analizy nieznanego związku

BADANIE WPŁYWU DODATKU PANTHER 2 NA TOKSYCZNOŚĆ SPALIN SILNIKA ZI

KORELACJA WYNIKÓW UZYSKANYCH Z APARATÓW: AMSLERA I TESTERA T-05

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

ARKUSZ 1 POWTÓRZENIE DO EGZAMINU Z CHEMII

Analiza Organiczna. Jan Kowalski grupa B dwójka 7(A) Własności fizykochemiczne badanego związku. Zmierzona temperatura topnienia (1)

LABORATORIUM ĆWICZENIE LABORATORYJNE NR 6. Temat: Badanie odporności na ścieranie materiałów polimerowych.

Szkło. T g szkła używanego w oknach katedr wynosi ok. 600 C, a czas relaksacji sięga lat. FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy)

imię i nazwisko, nazwa szkoły, miejscowość Zadania I etapu Konkursu Chemicznego Trzech Wydziałów PŁ V edycja

1 Badania strukturalne materiału przeciąganego

ON INFLUENCE OF DIESEL OIL SORT ON FRICTION AND WEAR PROCESSES Tarkowski Piotr, Paluch Roman Katedra Pojazdów Samochodowych Politechnika Lubelska

CHARAKTERYSTYKA MECHANIZMÓW NISZCZĄCYCH POWIERZCHNIĘ WYROBÓW (ŚCIERANIE, KOROZJA, ZMĘCZENIE).

BADANIA WTRĄCEŃ TLENKOWYCH W BRĄZIE KRZEMOWYM CUSI3ZN3MNFE METODĄ MIKROANALIZY RENTGENOWSKIEJ

MATERIAŁOWO-ENERGETYCZNE PODSTAWY KSZTAŁTOWANIA CHARAKTERYSTYK TRIBOLOGICZNYCH UKŁADU METAL-POLIMER

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego O O

I. Substancje i ich przemiany

BADANIE ODPORNOŚCI NA PRZENIKANIE SUBSTANCJI CHEMICZNYCH PODCZAS DYNAMICZNYCH ODKSZTAŁCEŃ MATERIAŁÓW

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

Badania tribologiczne powłok CrN i TiN modyfikujących warstwę wierzchnią czopa w aspekcie zastosowania w łożyskach ślizgowych

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: RBM ET-n Punkty ECTS: 3. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Niestacjonarne

STANOWISKO DO BADAŃ TRIBOLOGICZNYCH W WYSOKICH TEMPERATURACH ELEMENTÓW ŁOŻYSK Z PROSZKÓW SPIEKANYCH ZE ZMODYFIKOWANĄ WARSTWĄ WIERZCHNIĄ

43 edycja SIM Paulina Koszla

MARATON WIEDZY CHEMIA CZ. II

WIELOMIANOWE MODELE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH STOPÓW ALUMINIUM

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE KOMPOZYTÓW Z OSNOWĄ POLIMEROWĄ, ZAWIERAJĄCYCH WĘGIEL SZKLISTY

MATERIAŁOZNAWSTWO. dr hab. inż. Joanna Hucińska Katedra Inżynierii Materiałowej Pok. 128 (budynek Żelbetu )

Ćwiczenie 3 Pomiar równowagi keto-enolowej metodą spektroskopii IR i NMR

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW DOTYCHCZASOWYCH GIMNAZJÓW 2017/2018. Eliminacje szkolne

Wewnętrzna budowa materii - zadania

Szczegółowe informacje na temat gumy, rodzajów gumy oraz jej produkcji można znaleźć w Wikipedii pod adresem:

Monitorowanie stabilności oksydacyjnej oleju rzepakowego na

Na rysunku przedstawiono fragment układu okresowego pierwiastków.

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

1. Podstawowe prawa i pojęcia chemiczne

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów gimnazjów 13 stycznia 2017 r. zawody II stopnia (rejonowe)

Spektroskopia. Spotkanie pierwsze. Prowadzący: Dr Barbara Gil

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AlSi7

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE KOMPOZYTÓW KAUCZUKU BUTADIENOWO- -AKRYLONITRYLOWEGO ZAWIERAJĄCYCH NANORURKI WĘGLOWE

WPŁYW RODZAJU OSNOWY I GRAFITU NA WŁAŚCIWOŚCI TRYBOLOGICZNE ŻELIWA SZAREGO

REJESTRACJA PROCESÓW KRYSTALIZACJI METODĄ ATD-AED I ICH ANALIZA METALOGRAFICZNA

Konkurs Chemiczny dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych rok szkolny 2013/2014

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM W ROKU SZKOLNYM 2017/2018 STOPIEŃ WOJEWÓDZKI 9 MARCA 2018 R.

Kryteria oceniania z chemii kl VII

BIOTRIBOLOGIA. Wykład 1. TRIBOLOGIA z języka greckiego tribo (tribos) oznacza tarcie

WŁAŚCIWOŚCI UŻYTKOWE ELEMENTÓW ŚLIZGOWYCH Z POWIERZCHNIOWĄ WARSTWĄ DWUSKŁADNIKOWĄ

Międzyszkolny konkurs chemiczny KWAS Etap I szkolny

Przedmiot: Ćwiczenia laboratoryjne z chemii budowlanej

Innowacyjne rozwiązanie materiałowe implantu stawu biodrowego Dr inż. Michał Tarnowski Prof. dr hab. inż. Tadeusz Wierzchoń

Technologia Materiałów Drogowych ćwiczenia laboratoryjne

Transkrypt:

2-2009 T R I B O L O G I A 225 Mariusz SICIŃSKI *, Dariusz BIELIŃSKI *, **, Jacek GRAMS *** TRIBOCHEMICZNA MODYFIKACJA WARSTWY WIERZCHNIEJ PRZECIWPRÓBKI ZE STOPU MAGNEZU AZ 31 WSPÓŁPRACUJĄCEJ Z ELASTOMEREM ZAWIERAJĄCYM SIARKĘ I CHLOR TRIBOCHEMICAL MODIFICATION OF THE SURFACE LAYER OF MAGNESIUM ALLOY AZ 31 COUNTERFACE WEARING AGAINST ELASTOMER CONTAINING SULPHUR AND CHLORINE Słowa kluczowe: elastomer, tarcie, modyfikacja, warstwa wierzchnia Key-words: elastomer, friction, modification, surface layer Streszczenie Badano stopień modyfikacji warstwy wierzchniej stopu magnezu (AZ 31) w wyniku tarcia względem: chlorosulfonowanego polietylenu, plastyfikowanego polichlorku winylu, ebonitu, siarkowego wulkanizatu kauczu- * Instytut Technologii Polimerów i Barwników, Politechnika Łódzka, Łódź. ** Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników w Toruniu, Oddział Elastomerów i Technologii Gumy, Piastów. *** Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej, Politechnika Łódzka, Łódź.

226 T R I B O L O G I A 2-2009 ku butadienowo-styrenowego, polisulfonu i kauczuku polisiarczkowego. Metodą TOF SIMS stwierdzono modyfikację warstwy wierzchniej przeciwpróbki metalowej zachodzącą w wyniku transferu jonów S, Cl - oraz fragmentów łańcuchów polimerowych zawierających te jony. Metodą konfokalnej mikroskopii Ramana udało się jedynie zaobserwować tlenki oraz niezidentyfikowane związki węgla i wodoru. Przedstawiono wpływ modyfikacji tribochemicznej na charakterystyki tribologiczne badanych węzłów polimer metal. WPROWADZENIE Skojarzenie cierne elastomer metal jest bardzo popularne w zastosowaniach inżynierskich. Zakres aplikacji obejmuje m.in. uszczelnienia w systemach pneumatycznych czy hydraulicznych oraz łożyska ślizgowe różnych typów. Przykładem elastomeru jest guma materiał wieloskładnikowy i wielofazowy, którego kauczukowa matryca została poddana sieciowaniu celem uzyskania odpowiednich właściwości mechanicznych. Zespół sieciujący składa się najczęściej z siarki, innych jej donorów, tlenków metali oraz kwasów karboksylowych. Warunki towarzyszące procesowi tarcia prowadzą do rozpadu gumy z uwalnianiem fragmentów łańcucha kauczuku oraz poszczególnych składników małocząsteczkowych mieszanki. Niektóre z tych produktów mogą modyfikować warstwę wierzchnią metalu. Potencjalna obecność np. tlenków, siarczków, siarczanów czy chlorków metali oraz kwasów karboksylowych na powierzchni przeciwpróbki metalicznej może znacząco wpływać na właściwości tribologiczne całego układu. Podczas eksploatacji skojarzenia ciernego guma metal dochodzi do modyfikacji warstwy wierzchniej zarówno metalu, jak i samej gumy [L. 1]. Bardzo często nowo uformowana warstwa na powierzchni metalu wykazuje całkiem inne właściwości cierne względem materiału wyjściowego, modyfikując warunki pracy węzła ciernego. Wyróżniamy cztery główne kategorie tribochemicznej modyfikacji powierzchni [L. 2]: modyfikacja bez transferu materiału (przeważają mechanizmy deformacji, ewentualne mikropęknięcia, pojawiają się lokalne zmiany składu związane z dyfuzją), modyfikacja z transferem materiału (przeważają mechanizmy dyfuzji oraz najbardziej uprzywilejowane reakcje chemiczne pomiędzy elastomerem, metalem a otoczeniem np. triboutlenianie powierzchni metali),

2-2009 T R I B O L O G I A 227 formowanie tribofilmu lub powłoki na surowej powierzchni (prawdopodobny mechanizm obejmuje transfer materiału, wyrywanie cząstek i chemiczne reakcje oraz adsorpcję cząstek z otoczenia np. ze smaru), zużywanie, czyli ubytek atomów lub cząsteczek z powierzchni. Nasze wcześniejsze badania dowiodły [L. 3], że siarkowe wulkanizaty SBR w kontakcie z żelazem Armco wydatnie modyfikują jego warstwę wierzchnią w stopniu zależnym m.in. od składu zespołu sieciującego, a efektem modyfikacji jest zmiana właściwości tribologicznych węzła. Kolejne badania [L. 4] doprowadziły do wniosku, że nie tylko ilość siarki w materiale polimerowym, ale także sposób jej związania ma istotny wpływ na stopień modyfikacji. Przebadano próbki zawierające siarkę w łańcuchu głównym (nienapełniony wulkanizat kauczuku polisiarczkowego i polisulfon) oraz w węzłach sieci przestrzennej (ebonit i SBR). Najwięcej siarki do powierzchni przeciwpróbki z żelaza Armco przekazał ebonit (ale w warunkach nieprowadzących do jego rodnikowej degradacji), następnie usieciowany zespołem siarkowym SBR, a w dalszej kolejności polimery zawierające siarkę w łańcuchu głównym kauczuk polisiarczkowy oraz polisulfon. Prawie w każdym przypadku efektem modyfikacji tribochemicznej było obniżenie współczynnika tarcia lub co najmniej stabilizacja przebiegu krzywej mediany siły tarcia podczas cyklu pomiarowego. Zjawisko to tłumaczy powstawanie na granicy materiałów cienkiej warstwy FeS związku wydajnie smarującego powierzchnię metalu [L. 5]. Możliwość sterowania stopniem takiej modyfikacji stwarza wiele potencjalnych korzyści, związanych z praktycznym wykorzystaniem zjawiska modyfikacji tribochemicznej na etapie eksploatacji. Należy zaznaczyć, że poza aspektami tribologicznymi modyfikacja może także zaowocować wzrostem twardości powierzchni metalu lub zmianą jej odporności chemicznej, co ma znaczący wpływ np. na procesy korozji. Wiemy już, że jony siarki, które znalazły się w strefie kontaktu ślizgowego na drodze rozpadu polimeru są na tyle reaktywne względem żelaza, że tworzą cienką (max. 150 nm) warstwę FeS, ale czy podobny mechanizm będzie kierował modyfikacją w innym układzie materiałów? Materiały Obiektem badań były następujące materiały: 1. polisulfon PSU 1000 (Quadrant PP, Belgia), 2. nienapełniony wulkanizat kauczuku polisiarczkowego (Toray, Japonia), 3. ebonit, wyprodukowany na bazie kauczuku

228 T R I B O L O G I A 2-2009 naturalnego [L. 6], 4. napełniony sadzą siarkowy wulkanizat kauczuku butadienowo-styrenowego (SBR), 5. chlorosulfonowany polietylen (CSM) Hypalon, 6. plastyfikowany polichlorek winylu (PVC). Wszystkie materiały poddane były tarciu względem stopu Mg AZ 31. Gumę z kauczuku SBR otrzymano metodą wulkanizacji w formie stalowej. Ciekły kauczuk polisiarczkowy sieciowano na zimno za pomocą inicjatora chemicznego. Próbki z polisulfonu wykonano metodą toczenia z wałka. METODY BADAŃ Spektrometria mas jonów wtórnych z analizą czasu przelotu (TOF SIMS) Pomiary wykonano za pomocą spektrometru mas jonów wtórnych z analizatorem czasu przelotu TOF-SIMS IV (ION-TOF, Niemcy). Podczas badań wykorzystano impulsowe działo jonów galu (izotop 69 Ga + ) o energii wiązki wynoszącej 25 kv. Dawka jonów pierwotnych nie przekraczała 3x10 11 cm -2 (tzw. static SIMS). Dla każdej próbki AZ 31 przed i po tarciu względem próbek polimerowych zebrano widma ujemnych oraz dodatnich jonów wtórnych w zakresie m/z 1 800. Analizie poddano fragmenty widm (m/z 35), wskazujące na modyfikację siarką. Na widmach ujemnych jonów wtórnych, które okazały się bardziej przydatne do celów analitycznych, widoczne są sygnały pochodzące kolejno od jonów: H - (m/z = 1), C - (m/z = 12), CH - (m/z = 13), O - (m/z = 16), OH - (m/z = 17), C 2 - (m/z = 24), siarki S - (m/z = 32), SH - (m/z = 33) oraz Cl - (m/z = 35). Analizowano każdorazowo znormalizowaną liczbę zliczeń pochodzących od jonów S - oraz SH - dla przeciwpróbek metalicznych. Badania tribologiczne Przebiegi siły tarcia w czasie dla badanych wulkanizatów oznaczano za pomocą tribometru T-05 (ITeE PIB, Polska) o skojarzeniu ciernym rolka klocek. Rolka z badanego materiału polimerowego obracała się względem nieruchomego klocka ze stopu AZ 31. Aparat współpracował z układem elektronicznym do akwizycji danych z dużą częstością próbkowania SPIDER 8 (Hottinger Messtechnik, Niemcy). Próbki w postaci krążków o średnicy 35 mm, obracające się z prędkością 60 obr./min, poddano obciążeniu 21,4 N przez okres 60 120 min.

2-2009 T R I B O L O G I A 229 WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA Po zebraniu widm mas jonów wtórnych i znormalizowaniu liczby zliczeń w poszczególnych przypadkach okazało się, że najwięcej siarki w postaci jonów S - przekazał do przeciwpróbki ebonit, o wiele mniejszą ilość jonów odnotowano w przypadku kontaktu przeciwpróbki z kauczukiem polisiarczkowym, a najmniej efektywnym modyfikatorem okazał się polisulfon. Ilość jonów O - w otoczeniu siarki była porównywalna we wszystkich przypadkach. Na Rys. 1 umieszczono znormalizowaną liczbę zliczeń jonów S - oraz SH - dla wymienionych materiałów uzupełnioną o siarkowy wulkanizat SBR. Zgodnie z przewidywaniami zmodyfikował on powierzchnię metalu w stopniu mniejszym niż ebonit, ale większym niż kauczuk polisiarczkowy oraz polisulfon. Wynika to z budowy chemicznej SBR zawierającego stosunkowo dużą ilość siarki związanej w mono-, di- oraz polisiarczkowych węzłach sieci przestrzennej, których rozpad zaopatruje strefę kontaktu w jony siarki. Ebonit o wiele większej gęstości sieci modyfikuje powierzchnię w największym stopniu. Kauczuk polisiarczkowy oraz polisulfon jako materiały zawierające siarkę w strukturze łańcucha (silniej związaną niż w jonowych węzłach sieci), nie są tak efektywnymi modyfikatorami powierzchni przeciwpróbki. Na etapie omawiania wyników analizy TOF-SIMS można stwierdzić, że modyfikacja powierzchni zachodzi w sposób podobny jak w przypadku przeciwpróbek wykonanych z żelaza Armco. Rys. 1. Znormalizowana liczba zliczeń jonów S - oraz SH - jako wynik analizy powierzchni przeciwpróbek AZ 31 poddanych tarciu względem różnych materiałów Fig. 1. Normalized counts of the secondary S - and SH - ions as a result of analysis of AZ 31 counterface rubbed against various materials

230 T R I B O L O G I A 2-2009 Na Rys. 2 zamieszczono znormalizowaną liczbę zliczeń uzyskaną jako wynik analizy powierzchni przeciwpróbki AZ 31 poddanej tarciu względem chlorosulfonowanego polietylenu oraz plastyfikowanego polichlorku winylu przy różnych obciążeniach. Analizy TOF-SIMS potwierdziły, że również jony Cl - ulegają przenoszeniu na powierzchnię przeciwpróbki. Modyfikacja jest wyraźnie widoczna, natomiast pomimo znacznej zawartości procentowej chloru nie zachodzi ona w takim stopniu, jak w przypadku jonów S -. Prawdopodobnie dzieje się tak dlatego, że donorami jonów Cl - są w tym przypadku grupy boczne łańcucha polimerowego z silnie związanym chlorem. Wart podkreślenia jest tutaj fakt, że zwiększenie nacisku nie zawsze prowadzi do zintensyfikowania transferu materiału (plastyfikowany PVC). Odpowiedzialny za to może być inny, rodnikowy mechanizm rozpadu polimeru pojawiający się pod zwiększonym obciążeniem. Rys. 2. Znormalizowana liczba zliczeń jonów Cl - jako wynik analizy powierzchni przeciwpróbek AZ 31 poddanych tarciu względem chlorosulfonowanego polietylenu i plastyfikowanego polichlorku winylu w różnych obciążeniach Fig. 2. Normalized counts of the secondary Cl - ions for AZ 31 counterface rubbed against CSM and PCV under different load applied Analiza warstwy wierzchniej przeciwpróbek poddanych tarciu za pomocą konfokalnej spektroskopii Ramana nie dała jednoznacznych wyników. Na tym etapie badań nie potwierdzono obecności MgS oraz MgCl 2 na powierzchni metalicznej. Zaobserwowano jedynie pasma pochodzące od tlenków oraz niezidentyfikowanych związków węgla i wodoru. Badania tribologiczne poszczególnych układów materiałów dały różnorakie wyniki. W niektórych przypadkach modyfikacja zaowocowała obniżeniem współczynnika tarcia oraz ustabilizowaniem przebiegu krzy-

2-2009 T R I B O L O G I A 231 wej mediany siły tarcia, w innych przypadkach natomiast odnotowano pogorszenie warunków pracy węzła. W przypadku układu SBR stop AZ 31 wyraźnie widać efekty modyfikacji stabilizacji uległ zarówno pierwszy (charakterystyczny dla ścierania elastomerów) etap cyklu, jak i druga jego część, gdzie siła tarcia osiąga wprawdzie ten sam poziom, ale nie podlega już oscylacjom. WNIOSKI 1. Największej modyfikacji uległa powierzchnia przeciwpróbek AZ 31 poddanych tarciu względem ebonitu; w mniejszym stopniu powierzchnię modyfikował wulkanizat SBR oraz kauczuk polisiarczkowy, natomiast w przypadku polisulfonu efekt był znikomy. 2. Spośród polimerów zawierających chlor powierzchnię stopu AZ 31 w procesie tarcia w największym stopniu modyfikował chlorosulfonowany polietylen (CSM). 3. Zwiększenie nacisku w przypadku układu CSM - AZ 31 zaowocowało zintensyfikowaniem modyfikacji, natomiast w przypadku PVC skutek był odwrotny. 4. Tribologiczne następstwa modyfikacji w poszczególnych układach są różne. Najkorzystniej przedstawiają się dla układu SBR AZ 31, gdzie uzyskano wyraźną poprawę przebiegu warunków pracy węzła. LITERATURA 1. Rymuza Z.: Trybologia polimerów ślizgowych, WNT, Warszawa 1986. 2. Jacobson S., Hogmark S.: Surface modifications in tribological contacts, Wear 266 (2009) 370 378. 3. Bieliński D., Siciński M., Grams J., Wiatrowski M.: Wpływ budowy węzłów sieci przestrzennej gumy na stopień modyfikacji warstwy wierzchniej żelaza w węźle ciernym elastomer metal, Tribologia 212 (2007) 55 64. 4. Siciński M., Bieliński D., Grams. J., Wiatrowski M.: Modyfikacja warstwy wierzchniej przeciwpróbki żelaznej współpracującej z polimerem zawierającym siarkę, Tribologia 220 (2008) 69 76. 5. Wang H., Xu B., Liu J., Zhuang D.: Investigation on friction and wear behaviors of FeS films on L6 steel surface, Applied Surface Science 252 (2005) 1084. 6. Guma. Poradnik inżyniera i technika; praca zb., Gaczyński R. red., WNT, Warszawa 1973. Recenzent: Janusz JANECKI

232 T R I B O L O G I A 2-2009 Summary The degree of surface modification of AZ magnesium alloy after extensive friction against chlorosulfonated polyethylene, plastified poly(vinyl chloride), ebonite, sulphur vulcanizate of styrenebutadiene rubber, polysulphone and polysulphuric rubber, has been studied. TOF SIMS spectra confirmed the transfer of S -, Cl - and macromolecular chain fragments containing these ions to the surface layer of metal counterface; whereas, confocal Raman microscopy was able to reveal only some oxides and an unidentified hydrocarbon species. The influence of tribochemical modification on the tribological characteristics of polymer metal friction pairs is presented.