对于高精密的空间电接触部件,传统采用金作为电接触材料,主要是因为,金有着优异的化学稳定性、导电性和导热性,在空间环境下比较稳定。缺点是硬度较低,易发生磨损,因此,常加入钴、银、铜、铂、钯等元素做成合金来提高金的综合性能。然而单纯的金-金配副在真空载流条件下摩擦系数会呈现一个很高的水平,《空间摩擦学手册》数据表明金-金配副典型摩擦系数为0.8,会造成严重的磨损,寿命较低。为此从国内外就如何改善真空电接触界面间的摩擦磨损状态均开展了大量的研究工作。润滑材料的复合需要综合兼顾其导电性和真空润滑性能。石墨是最早广泛使用的电接触润滑材料,它兼具优异的润滑、导电和导热性能,特别是对于大气环境下大载流条件,石墨/Ag复合材料发挥了重要的作用。然而石墨在真空环境下摩擦性能迅速恶化,并没有在空间电接触部件上有效使用。以二硫化钼为代表的二硫化物属润滑材料在真空中具有极低的摩擦系数,但是其导电性差。因此,在没有发现更理想的润滑相的条件下,只能将石墨与二硫化钼复合添加到金属体相中,利用石墨发挥在大气跑合过程的润滑作用,利用二硫化钼发挥在真空环境下的润滑作用,利用金属体相发挥导电作用,满足航天滑环等使役工况要求。但是均是以牺牲一部分材料的导电性或力学性能为代价,加入的量很少。制备方法一般为以银、铜、金以及合金为基体、以石墨、MoS2、NbS2、WS2等为润滑相,采用粉末冶金工艺(压制烧结/热压)或者电镀工艺分别制备复合材料和复合镀层材料。典型的材料为美国NASA开发的Ag-MoS2-C卫星导电滑电刷。随着材料制备新技术的不断涌现,研究者们尝试了许多其他的新工艺和材料体系:如等离子体增强气相沉积TiNiC、TiN等薄膜、等离子体喷涂AgCu膜层、溶胶-凝胶法氧化物等。其基本思想是直接制备导电、耐磨功能一体化材料,主要利用材料本身高硬度起到延长磨损寿命的作用。其中采用物理气相沉积技术制备的膜层具备的基结合强、致密纯度高、高硬耐磨、表面光滑、无污染等优点极具优势。石墨烯是一种拥有独特二维纳米结构的新型碳材料。最重要的是石墨烯兼具优异的电学性能和润滑性能,其电子是以恒定速率传递的,载流子迁移率在所有导体中是最大的,石墨烯是目前发现的导电性能最强的材料;同时近年来国内外研究表明,具有原子厚度的石墨烯不仅在微纳机械领域的微观尺度下具有超润滑性能(即摩擦系数在10-3量级,较常规固体润滑材料降低1~2数量级),而且还可以在宏观力接触方式下展现出非凡的摩擦学特性。
本文由桑尧热喷涂网收集整理。本站文章未经允许不得转载;如欲转载请注明出处,北京桑尧科技开发有限公司网址:http://www.sunspraying.com/
|