潤滑劑的性能不僅取決于其化學成分,還與它在摩擦副表面形成的潤滑膜狀態密切相關。潤滑油添加劑,如抗磨劑、極壓劑、摩擦改進劑等,通過在表面形成吸附膜或反應膜來起作用。研究這些潤滑膜的形成過程、形態、厚度及其在摩擦過程中的演變,對于理解潤滑機理、開發新型添加劑至關重要。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系統在此領域的應用,側重于摩擦試驗后的表面分析。
在潤滑研究中zui 常見的應用是測量磨損體積。在標準的四球試驗、球盤試驗或往復試驗后,試件表面會形成磨痕。白光干涉儀可以對磨痕區域進行三維形貌掃描,精確計算磨損體積。與僅測量磨痕寬度和深度的光學顯微鏡或輪廓儀相比,白光干涉儀通過三維重建可以更準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生化學反應,生成一層保護性反應膜。白光干涉儀可以測量這層反應膜的厚度(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,這層膜的動態形成、破壞和再生過程是研究熱點,雖然實時觀測對設備有特殊要求,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域產生沉積或腐蝕。
S neox系統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域進行原位觀測,追蹤表面形貌的動態演變過程,這對于研究潤滑膜的失效過程很有價值。
在工業潤滑油監測中,也可以使用白光干涉儀對從運行設備中取出的關鍵摩擦副零件(如軸承、齒輪)的表面進行形貌分析,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備狀態。因此,在摩擦學與潤滑研究領域,Sensofar S neox白光干涉儀提供的精確三維磨損形貌與體積數據,成為連接潤滑油/添加劑配方與摩擦學性能之間的重要量化紐帶。