C离子注入改性尼龙6的力学性能.pdfVIP

维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第 29卷 第 3期 2005年 6月 JOuRNAIOFDAQINGPETROIEUM INSTITUTE Vol_29 No．3 JUn． 2005 C离子注入改性尼龙 6的力学性能 李佳丽 ，李秋荣 ，王 禹 ，方 华。，李淑华。 (1．大庆华科股份有限公司，黑龙江 大庆 163316； 2．燕 山大学 环境与化学工程学 院，河北 秦皇岛 066004； 3 大庆石油学院机械科学与工程学院，黑龙江 大庆 163318) 摘 要 ：将剂量为 5×10ecm 的C离子注入尼龙 6，对未处理尼龙 6和 C离子注入尼龙 6进行纳米硬度和磨损测 试 以及扫描 电镜和 电子 自旋共振等微观对 比分析．结果表明，C离子注入后 ，尼龙 6的硬度和耐磨性显著提高，硬度 由原 来的0．39GPa提高到 l_10GPa，摩擦表面无明显磨损．并分析了硬度和摩擦学性能改善的微观机理． 关 键 词：尼龙 6；C离子注入 ；纳米硬度；耐磨性 中图分类号：TQ323．6 文献标识码 ：A 文章编号：1000—1891(2005)03—0042—03 尼龙具有 良好的耐热性 、耐磨减摩性 、耐化学性 、阻燃性 、成型加工性和力学性能，广泛应用于汽车、电 子电器、包装、机械、日用消费品等众多领域，其生产能力 、产量和需求量都居五大工程塑料的首位．通常 情况下，工程塑料的硬度和耐磨性等力学性能决定其使用范围和使用寿命 ，采用离子注入技术可以显著提 高工程塑料的表面硬度和摩擦性能 卜 ．笔者研究 了C离子注入尼龙 6的纳米硬度和摩擦学性能 ，并分 析了c离子注入提高尼龙 6力学性能的微观机理． 1 实验 1．1 试样制备 所用尼龙 6 由岳 阳化 工厂生 产，采 用 JG—SZ5000型塑料 注射 成 型机成 型后，再 经机 加 工成 10．0mm×6．9mm×6．0mm的块试样，表面用 900#砂纸磨光后进行离子注入处理． 1．2 离子注入工艺参数 实验在 MEVVA源金属离子注入机上完成 ，当注入机真空系统压力达 1．33mPa时开始注入．加速 电压为 55kV，束流为 0．5～1．0mA，C离子为 1 电荷，注入剂量为 5×10 cm_。，脉冲频率为5Hz． 1．3 摩擦磨损 摩擦副接触形式为环一块接触 ，对摩件为钢环 (GCrl5钢 ，60~62HRC，R一0．736 m)；实验均在干 摩擦条件下进行，实验过程中塑料试样固定不动，试环转速约为 200r／rain(滑动速度为0．42m ·s )． 法向载荷为5N，试验时间为5rain，行程为 125．66m．由磨痕宽度计算磨损体积，每种工况条件下的摩擦 磨损实验重复3次，取 3次测量结果的平均值作为实验数据． 1．4 纳米硬度测试 采用载荷一位移法测量纳米硬度，在瑞士 CSEM 公司生产的纳米硬度测量仪 (NHT)测量改性层的 硬度．压头最大载荷为0．5mN，加载速率和卸载速率均为 1．0mN／min．每块试样取 3～5点的平均值． 1．5 微观分析 利用 CSM950型扫描电子显微镜 (带有美国Northern公司生产的FINDER1000X射线能谱仪)观察 磨痕和磨损形貌及进行元素分析．利用 sP一120型表面形貌仪测量试样和对磨环表面的粗糙度值． 利用BrukerER200D--SRC型电子 自旋共振(ESR)谱仪分析 自由基 ，扫场宽度为5OG，微波功率为 收稿 日期：2004—12—27；审稿人：丁 伟；编辑 ：王文礼 作者简介：李佳丽(197O一)，女．双学士，工程师 ，主要从事塑料改性方面的研究 维普资讯 第 3期 李佳丽等：C离子注入改性尼龙 6的力学性能 10mW 2 实验结果和讨论 2．1 纳米硬度和摩擦学性能 C离子注入后，尼龙 6的硬度由原来的0．39GPa提高到 1．10GPa，提高了2．8倍．未