Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 48. 30 december 1952 - Ytkemiska synpunkter på lagringar, av Uno Trägårdh
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
25 november 1952
1115
Rabinowiez och Tabor1 har visat att då rena
metallytor placeras i kontakt vid normal
belastning och sedan åtskiljes överförs metallfragment
från den ena till den andra ytan. Dessa
metallfragment är mycket stora i jämförelse med
atomära dimensioner. Ett fragment av 10-11 g
motsvarar en kub, vars sida är 10 000 Å. Detta tyder
på att lokala svetsförband bildas.
Om dessa är svaga på grund av ytornas
förorening av oxid eller smörjmedel eller om
metallerna i de två ytorna har liten kemisk affinitet
till varandra bryts svetsförbanden vanligen just
i svetsstället. Om metallerna är rena och ger
fasta lösningar kan svetsförbandet bli starkare
än materialen på ömse sidor. Då går
svetsförbandet sönder en bit in i den svagaste metallen
och metallfragment kan återfinnas på den
hårdare metallen.
Om ytorna bringas att glida över varandra ökas
yttemperaturen på dessa kontaktställen, även
vid mycket låg belastning, momentant och
svetsförband nybildas och avskärs. Varaktigheten hos
dessa yttemperaturer är av storleksordning 10"4 s
och platserna växlar ständigt. Friktionskraften
mellan hårda metaller kan betraktas som ett
mått på den kraft som erfordras att skära av
dessa svetsförband.
Friktionen mellan rena metallytor, oxidfilmens
och adsorberade gasers inflytande har studerats
av Bowden och Young2. Försöken företogs i en
speciell vakuumapparat, där provytor av
nickelmetall vid mycket lågt tryck och hög temperatur
kunde nästan fullständigt befrias från
ytförore-ningar. Friktionskoefficienten /u var före
rengöringen ca 1,4, men steg efter
vakuumbehandling till ca 9, vilket beror på större adhesion och
benägenhet för svetsförbandsbildning. Även vid
ett vakuum på 10 3 torr, sjönk så småningom
friktionen på grund av att restgaser från
metallens inre åter trängde fram till ytan. Om spår av
syre insläpptes sjönk ß först plötsligt och
därefter långsammare till 2,0.
Om vätgas eller kvävgas insläpptes, förblev ,u
däremot oförändrat 9. Vid mycket lång
värmebehandling i vakuumapparaten steg fi efter
avkylning till rumstemperatur till över 100 och
fullständig "hopkladdning" inträdde. Spår av
fettsyraånga sänkte ,u först snabbt, sedan
långsammare till 2.
Adsorberade skikt (såväl av syre som fettsyra)
behöver alltså en viss tid för att utbildas. För en
ren järnyta var fi Vid syrespår sjönk ß till
värdet 1, vid spår av vattenånga till 1,5 och vid
fettsyraånga till 1,7. Vid spår av svavelväte blev
u = 1,0 och sjönk ytterligare efter
värmebehandling till 0,6. Med spår av klor erhölls lägsta
friktionskoefficienten fi = 0,2. Samma försök
gjordes med platina och guld, men här påverkades
friktionskoefficienten ej så mycket.
Grafit gav före avgasningen ß = 0,15 och efter
u = 0,5. Vid insläppning av spår av syre eller
vattenånga sjönk fi till 0,3—0,2. Grafitens
egenskaper som fast smörjmedel har man tidigare
tillskrivit dess anisotropa och laminära natur,
som sammanhänger med skiktgitterstrukturen,
men adsorption av syre och vattenånga har
tydligen en väsentlig betydelse. Ännu mer gäller
detta nötningen. I absolut torr luft ökades
nötningen mellan t.ex. koppar och grafit
katastrofalt, och en undersökning av det avnötta
grafit-dammet visade betydligt högre
adsorptionsförmåga för gaser än grafit, vilket tyder på en
speciell ytförändring".
Metallens och dess oxiders relativa hårdhet har
ett mycket utpräglat inflytande på
friktionskoefficienten. Om oxiden bildar ett hårt skikt och
metallen är mjuk, t.ex. A1203 på Al, deformeras
vid glidningen substratet så att en
genombrytning sker. Om däremot som vid kopparoxid—
koppar båda har samma hårdhet följer ytfilmen
med vid deformationen utan att genombrytning
sker. Friktionskoefficienten blir då låg.
Den moderna uppfattningen av gränssmörj ning
ansluter sig till de försöksresultat man uppnått
med rena ytor. Smörjmedelsfilmens
huvuduppgift är att minska möjligheten för uppkomsten
av svetsförband. Radioaktiva spårinetoder har
avslöjat att svetsförband mellan glidande
metallytor inträder även vid närvaro av
smörjmedelsfilmer men att de får annan karaktär. De
förekommer i mera diskreta och till storleken mindre
punkter1. Medan friktionskoefficienten vid ett
speciellt försök3 med och utan smörjning
förhöll sig som 1 : 20 blev förhållandet mellan
metallöverföringen 1 : 20 000. Metallöverföringen
är alltså mer känslig för ändring i
ytegenskaperna än friktionen.
Betydelsen av smörjmedelsmolekylernas
orientering på de glidande metallytorna påpekades
redan av Hardy. Fysikaliskt adsorberade polära
ämnen med långa kolvätekedjor (t.ex. högre
alkoholer) ger icke en idealisk gränssmörj ning.
Först då smörjmedlet eller delar därav kemiskt
adsorberas i ett monomolekylärt skikt vid ytorna
blir smörjningen effektiv. Detta inträffar om
smörjmedlet innehåller fettsyror och metallerna
är reaktiva t.ex. zink, kadmium, koppar och
magnesium.
Den därvid in situ bildade metalltvålfilmen blir
kemiskt förankrad vid metallytan och ger en
mycket god smörjning. Om metallerna icke är
reaktiva, t.ex. nickel, aluminium, krom, guld eller
platina, fås ingen förbättring med fettsyratillsats,
men däremot sjunker friktionen vid
metalltvål-tillsats. Detta visar att metalltvålmolekylerna
själva orienteras i ett monomolekylärt skikt på
metallytan. De har då egenskaperna av en fast
ytfilm och dylika har mycket låg friktion.
När man studerade mekanismen vid
metalltvål-bildningen i samband med smörj ningsproblemen
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
