机械测试

摩擦腐蚀

同时模拟力学与电化学相互作用,用于特殊领域的材料应用研发

研究摩擦腐蚀机制的工具

导致材料降解的多种因素

摩擦腐蚀过程涉及到相对运动的物体之间的机械和电化学的相互作用。摩擦腐蚀过程中的力学成分通常是滑动磨损、磨损、气蚀、微动磨损、摩擦氧化和固体颗粒侵蚀。了解摩擦腐蚀机制对于研究和开发新型材料具有重要意义,这些材料的应用涉及到机械和电化学介质在工程部件上的同时作用。此类研究可为汽车、生物医学、化学、食品加工、地热、海洋、采矿和石化行业带来巨大利益,可减少材料损失并提高产品性能和可靠性。

应用实例:铜的摩擦腐蚀

测试方法

近期,铜被选为在氯化钠溶液中摩擦腐蚀测试研究的模型材料。氧化铝球作为进行摩擦腐蚀测试的对比材料。

铜在氯化物介质中的摩擦腐蚀测试。
摩擦腐蚀测试中的极化图。

进行电化学极化测试使用了标准的 Ag/AgCl 参比电极和 Pt 辅助电极。摩擦腐蚀测试过程中,在有/无滑动磨损的条件下进行了电化学测量。利用电化学极化测试数据获取对铜降解的化学贡献(KC)。在有/无阴极保护的情况下,通过直接测量测试后的磨损疤痕来获取机械构件(KM)在摩擦腐蚀过程中对铜降解的贡献。

取 KC/KM 的比值,可得到参数(ξ)。摩擦腐蚀过程中的降解机制由 ξ 值确定。该值表明在特定摩擦腐蚀过程中哪个过程更占优势。

当 ξ 值小于0.1时,磨损是造成材料降解的最主要因素。在另一个极端,即当 ξ 值大于10时,腐蚀则是材料降解中的主导过程。对于介于两个极端之间的中间值,磨损和腐蚀都对材料损耗有显著影响,但其中一个的影响比另一个稍大。

摩擦腐蚀机制。

结果

氯化物介质中铜的摩擦腐蚀 ξ 值为 0.18。根据线型图,铜通过磨损-腐蚀机制降解,其中机械磨损的贡献略大于腐蚀的贡献。在壁板磨损条件下,氯化物介质中的铜降解主要机制是磨损-腐蚀。布鲁克的摩擦腐蚀测试系统是阐明摩擦腐蚀过程中导致材料降解的各种机制的出色工具。

摩擦腐蚀测试系统

布鲁克的摩擦腐蚀测试系统建立在UMT TriboLab平台上,它能精确控制载荷、速度和位置。UMT 的模块化设计确保了在单一硬件和软件平台上的灵活性和简洁性。通过测量摩擦力和法向力,它获得了以时间为函数的摩擦系数(COF)。摩擦腐蚀单元配备有三电极电化学测量系统,可提供材料去除率。该测试系统还能在高温下进行测试。