[發(fā)明專利]監(jiān)測表面改性零件在液體環(huán)境介質(zhì)中磨損失效過程的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310432513.5
• 申請日: 2013-09-22
• 公開（公告）號: CN103604855A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冷永祥;劉佳;黃楠
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416
• 代理公司: 成都博通專利事務(wù)所 51208
• 代理人: 陳樹明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種監(jiān)測表面改性處理后的零件在液體介質(zhì)中磨損失效過程的方法。?

背景技術(shù)

隨著高新技術(shù)的發(fā)展，對材料性能的要求越來越高，特別是對于廣泛使用的金屬材料，在耐磨損、耐腐蝕以及耐高溫方面都提出了更高的要求，而單純的金屬材料已經(jīng)難以滿足越來越嚴(yán)格的性能要求。在金屬材料表面制備高性能的改性層或者薄膜材料，是解決工程應(yīng)用中金屬零件存在的不耐磨損、易腐蝕等問題的最現(xiàn)實(shí)的技術(shù)方案。目前通過等離子體氮化、離子注入、滲碳、滲氮等在金屬零件表面形成耐磨、防腐改性層或者各種改性薄膜（氮化物、氧化物、碳化物等陶瓷薄膜）的表面改性零件，已經(jīng)在機(jī)械、石油化工、航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，大幅度提高了金屬零件的耐磨損及耐腐蝕性能。?

對經(jīng)過表面處理（在表面形成改性層或者改性薄膜）的零件的磨損失效過程進(jìn)行監(jiān)測、分析是預(yù)測結(jié)構(gòu)零件壽命的主要依據(jù)。目前，對表面改性零件的磨損失效過程進(jìn)行研究及評價(jià)的方法主要有球盤式摩擦磨損性能測試（王長生，齊毓霖，真空高低溫球盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的研制，機(jī)械工程師，2010年第3期，P50-52）和環(huán)塊式摩擦磨損測試（黃金亮,田保紅,常連智，CeO₂對NiCrBSi-WC合金激光熔敷層組織和摩擦磨損行為的影響,熱加工工藝,1999年第4期，P3-6）兩種方法。這兩種方法均通過監(jiān)測零件摩擦磨損過程中摩擦系數(shù)的變化以及觀測零件表面磨痕形貌來評價(jià)薄膜的失效過程，但是這兩種方法存在著兩個(gè)問題：一、有時(shí)摩擦系數(shù)對表面改性層或者薄膜的失效過程并不敏感，即表面改性層或者薄膜失效并不一定導(dǎo)致摩擦系數(shù)發(fā)生明顯的變化，例如，經(jīng)氮化鈦薄膜表面改性的GCr15對磨時(shí)摩擦系數(shù)為0.5左右，當(dāng)?shù)伇∧なr(shí)，GCr15對磨的摩擦系數(shù)也在0.5左右，薄膜失效并沒有導(dǎo)致摩擦系數(shù)的變化。因此，通過檢測摩擦系數(shù)的變化并不能準(zhǔn)確、可靠的實(shí)時(shí)監(jiān)測薄膜的磨損失效過程。二、通過監(jiān)測摩擦系數(shù)及磨痕形貌來評價(jià)表面改性層或者薄膜的失效過程的方法主要用于實(shí)驗(yàn)室研究，不適用于評價(jià)實(shí)際服役中的零件表面改性層及薄膜的失效過程。零件實(shí)際服役過程中，無法測量摩擦系數(shù)，而要觀測?磨損形貌，也必須停止設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，取下零件，這在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中很難實(shí)現(xiàn)。?

此外，對于泵、軸承以及齒輪等在溶液介質(zhì)環(huán)境中使用的零件，由于溶液介質(zhì)的潤滑作用，減弱了摩擦過程中摩擦界面材料的變化對摩擦系數(shù)的影響，其服役過程中的摩擦系數(shù)及磨損形貌更加難以監(jiān)測，無法通過實(shí)時(shí)監(jiān)測摩擦系數(shù)的變化來監(jiān)測表面改性層或者改性薄膜的失效過程。?

在實(shí)際生產(chǎn)中，為了避免零件突然失效造成災(zāi)難性后果，迫切需要實(shí)時(shí)監(jiān)測經(jīng)過表面處理的零件的工作過程及零件表面狀態(tài)，提前或者及時(shí)發(fā)現(xiàn)、判斷其失效節(jié)點(diǎn)。因此，為了更為有效的了解零件表面改性層或者零件表面薄膜在液體環(huán)境中的磨損失效過程，需要建立一種新的、實(shí)時(shí)的、對表面改性零件的表面改性層或者薄膜失效敏感的失效過程監(jiān)測方法。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種監(jiān)測表面改性零件在液體環(huán)境介質(zhì)中磨損失效過程的方法，該方法能實(shí)時(shí)監(jiān)測零件在實(shí)際服役過程中的磨損失效過程，提前或者及時(shí)發(fā)現(xiàn)、判斷其失效節(jié)點(diǎn)，以避免零件突然失效造成的災(zāi)難性后果。?

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種監(jiān)測表面改性零件在液體環(huán)境介質(zhì)中磨損失效過程的方法，其步驟是：?

A、將表面改性零件置于實(shí)際服役的導(dǎo)電的液體環(huán)境介質(zhì)中，在零件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相對發(fā)生位移小或不發(fā)生位移的部位連接一根導(dǎo)線，導(dǎo)線的另一端接到電化學(xué)工作站的工作電極端口；?

B、電化學(xué)工作站的輔助電極端口通過導(dǎo)線與石墨電極或者鉑電極相連，石墨電極或者鉑電極插入液體環(huán)境介質(zhì)中，石墨電極或者鉑電極與零件之間相隔的距離，應(yīng)保證其不影響零件的運(yùn)轉(zhuǎn)；?

C、將標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極插入零件服役的液體環(huán)境介質(zhì)中，標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極與零件之間相隔的距離，應(yīng)保證其不影響零件的運(yùn)轉(zhuǎn)，通過導(dǎo)線把標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極和電化學(xué)工作站的參比電極端口相連；?

D、當(dāng)零件在液體環(huán)境介質(zhì)中實(shí)際服役的同時(shí)，電化學(xué)工作站工作，實(shí)時(shí)采集與工作電極端口相連的零件表面的開路電位，并繪制出反映表面改性零件在液體環(huán)境中磨損失效過程的開路電位實(shí)時(shí)變化曲線；當(dāng)開路電位實(shí)時(shí)變化曲線從高電位的初始穩(wěn)定階段到電位逐漸降低的中電位階段后，開路電位降低速度?明顯加快，降至設(shè)定閾值時(shí)，判定零件開始發(fā)生失效，此時(shí)即為其失效節(jié)點(diǎn)。?

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：?