潤(rùn)滑劑的性能不僅取決于其化學(xué)成分,還與它在摩擦副表面形成的潤(rùn)滑膜狀態(tài)密切相關(guān)。潤(rùn)滑油添加劑,如抗磨劑、極壓劑、摩擦改進(jìn)劑等,通過(guò)在表面形成吸附膜或反應(yīng)膜來(lái)起作用。研究這些潤(rùn)滑膜的形成過(guò)程、形態(tài)、厚度及其在摩擦過(guò)程中的演變,對(duì)于理解潤(rùn)滑機(jī)理、開(kāi)發(fā)新型添加劑至關(guān)重要。白光干涉儀作為一種表面形貌觀測(cè)工具,在潤(rùn)滑油與添加劑的基礎(chǔ)研究和性能評(píng)價(jià)中,提供了原位或離線(xiàn)觀察表面形貌變化的方法。Sensofar S neox系統(tǒng)在此領(lǐng)域的應(yīng)用,側(cè)重于摩擦試驗(yàn)后的表面分析。
在潤(rùn)滑研究中zui 常見(jiàn)的應(yīng)用是測(cè)量磨損體積。在標(biāo)準(zhǔn)的四球試驗(yàn)、球盤(pán)試驗(yàn)或往復(fù)試驗(yàn)后,試件表面會(huì)形成磨痕。白光干涉儀可以對(duì)磨痕區(qū)域進(jìn)行三維形貌掃描,精確計(jì)算磨損體積。與僅測(cè)量磨痕寬度和深度的光學(xué)顯微鏡或輪廓儀相比,白光干涉儀通過(guò)三維重建可以更準(zhǔn)確地計(jì)算材料損失量,這對(duì)于定量評(píng)價(jià)不同潤(rùn)滑油或添加劑的抗磨性能更為可靠。
更重要的是,白光干涉儀可以詳細(xì)揭示磨損表面的形貌特征。例如,可以觀察磨損表面是光滑的拋光磨損,還是出現(xiàn)犁溝狀的磨粒磨損,或是點(diǎn)蝕、剝落等疲勞磨損特征。通過(guò)分析這些形貌特征,可以推斷在試驗(yàn)條件下起主導(dǎo)作用的磨損機(jī)制,從而評(píng)價(jià)添加劑在減少粘著磨損、磨粒磨損或疲勞磨損方面的有效性。
對(duì)于某些添加劑,如含硫、磷、氯的極壓添加劑,它們會(huì)在高溫高壓下與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成一層保護(hù)性反應(yīng)膜。白光干涉儀可以測(cè)量這層反應(yīng)膜的厚度(如果存在明顯臺(tái)階),并觀察膜的均勻性和完整性。在摩擦過(guò)程中,這層膜的動(dòng)態(tài)形成、破壞和再生過(guò)程是研究熱點(diǎn),雖然實(shí)時(shí)觀測(cè)對(duì)設(shè)備有特殊要求,但白光干涉儀可以用于中斷試驗(yàn)后對(duì)膜層形貌的觀察。
在邊界潤(rùn)滑研究中,摩擦改進(jìn)劑(如有機(jī)鉬化合物)在表面形成的吸附膜雖然很薄,但有時(shí)也會(huì)引起表面形貌的微小變化。白光干涉儀的高垂直分辨率有可能檢測(cè)到這種變化。同時(shí),它可以觀察添加劑是否會(huì)在表面非摩擦區(qū)域產(chǎn)生沉積或腐蝕。
S neox系統(tǒng)在測(cè)量金屬摩擦副表面時(shí),通常能獲得較好的干涉信號(hào)。其非接觸特性確保不會(huì)對(duì)已經(jīng)形成的潤(rùn)滑膜或磨損表面造成二次損傷。通過(guò)將白光干涉儀與摩擦試驗(yàn)機(jī)結(jié)合(可能需要定制夾具),可以在摩擦試驗(yàn)的不同階段對(duì)同一區(qū)域進(jìn)行原位觀測(cè),追蹤表面形貌的動(dòng)態(tài)演變過(guò)程,這對(duì)于研究潤(rùn)滑膜的失效過(guò)程很有價(jià)值。
在工業(yè)潤(rùn)滑油監(jiān)測(cè)中,也可以使用白光干涉儀對(duì)從運(yùn)行設(shè)備中取出的關(guān)鍵摩擦副零件(如軸承、齒輪)的表面進(jìn)行形貌分析,通過(guò)測(cè)量磨損量和觀察磨損形貌,評(píng)估潤(rùn)滑油的剩余壽命和設(shè)備狀態(tài)。因此,在摩擦學(xué)與潤(rùn)滑研究領(lǐng)域,Sensofar S neox白光干涉儀提供的精確三維磨損形貌與體積數(shù)據(jù),成為連接潤(rùn)滑油/添加劑配方與摩擦學(xué)性能之間的重要量化紐帶。