潤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滑膜狀態(tài)密切相關(guān)。潤滑油添加劑,如抗磨劑、極壓劑、摩擦改進(jìn)劑等,通過在表面形成吸附膜或反應(yīng)膜來起作用。研究這些潤滑膜的形成過程、形態(tài)、厚度及其在摩擦過程中的演變,對于理解潤滑機理、開發(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工具,在潤滑油與添加劑的基礎(chǔ)研究和性能評價中,提供了原位或離線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)重于摩擦試驗后的表面分析。
在潤滑研究中zui 常見的應(yīng)用是測量磨損體積。在標(biāo)準(zhǔn)的四球試驗、球盤試驗或往復(fù)試驗后,試件表面會形成磨痕。白光干涉儀可以對磨痕區(qū)域進(jìn)行三維形貌掃描,精確計算磨損體積。與僅測量磨痕寬度和深度的光學(xué)顯微鏡或輪廓儀相比,白光干涉儀通過三維重建可以更準(zhǔn)確地計算材料損失量,這對于定量評價不同潤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,或是點蝕、剝落等疲勞磨損特征。通過分析這些形貌特征,可以推斷在試驗條件下起主導(dǎo)作用的磨損機制,從而評價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。
對于某些添加劑,如含硫、磷、氯的極壓添加劑,它們會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。白光干涉儀可以測量這層反應(yīng)膜的厚度(如果存在明顯臺階),并觀察膜的均勻性和完整性。在摩擦過程中,這層膜的動態(tài)形成、破壞和再生過程是研究熱點,雖然實時觀測對設(shè)備有特殊要求,但白光干涉儀可以用于中斷試驗后對膜層形貌的觀察。
在邊界潤滑研究中,摩擦改進(jìn)劑(如有機鉬化合物)在表面形成的吸附膜雖然很薄,但有時也會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到這種變化。同時,它可以觀察添加劑是否會在表面非摩擦區(qū)域產(chǎn)生沉積或腐蝕。
S neox系統(tǒng)在測量金屬摩擦副表面時,通常能獲得較好的干涉信號。其非接觸特性確保不會對已經(jīng)形成的潤滑膜或磨損表面造成二次損傷。通過將白光干涉儀與摩擦試驗機結(jié)合(可能需要定制夾具),可以在摩擦試驗的不同階段對同一區(qū)域進(jìn)行原位觀測,追蹤表面形貌的動態(tài)演變過程,這對于研究潤滑膜的失效過程很有價值。
在工業(yè)潤滑油監(jiān)測中,也可以使用白光干涉儀對從運行設(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,通過測量磨損量和觀察磨損形貌,評估潤滑油的剩余壽命和設(shè)備狀態(tài)。因此,在摩擦學(xué)與潤滑研究領(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),成為連接潤滑油/添加劑配方與摩擦學(xué)性能之間的重要量化紐帶。