磨耗有哪些種類

本文，屬於偏向較專業性，把一些自身經歷分享大家，由於磨耗的情況相當複雜，未能全面性的解釋，而沒有一個標準答案，故僅供參考。

你所認為的磨耗通則，有可能不會實現

就磨耗材料之表面觀察時，可以了解到磨耗面的種類，因摩擦種類的不同，則有不同的命名，可分為下述幾種基本類別。一般來說，即使屬於此項單一的磨耗類別，仍然尚含有其他型態的磨耗存在，大多會是一個綜合類型的磨耗。故就磨型類分類時，對磨耗的主要原因應特別注意。

黏著磨耗

亦稱附著磨耗，因真實接觸部位處之附著結合損毀，而產生磨耗。黏著磨耗會導致粗糙度增加，並在表面上產生突起(即腫塊)。

複雜的磨耗

黏著磨耗的情況，在結構上來說，形形色色種類繁多，相當複雜。相互摩擦狀態的A與B二固體的黏著結合部位處，若有剪斷產生時，縱然A部位處產生剪斷，若已剪斷之部位A，仍然附著於B上，則不至於產生磨耗粉末。可說是由A轉移到B，再次，於磨耗過程之中，已轉移到B上的A部分，又重新轉移回到A上，所謂反向轉移，整個過程，可能是反反覆覆，可能不是。

接著，來自於A、B部分所脫落的磨耗，黏著再磨擦面之間逐漸變大後，往磨擦面之外排出。因此，向外部排出之磨耗粉塵的大小，與磨擦面的大小，即接觸面與滑動距離，並無直接關係。

金屬的黏著磨耗

金屬的黏著磨耗，是受兩種相互摩擦金屬，成為合金的難易程度的影響，由於產生的摩擦產生的熱量，可能會發生暫態微焊接。如果是互溶性較強的金屬，因為較容易產生強烈的黏著，故也容易產生融附磨耗(SCUFFING)。

金屬之間，在充分的潤滑之下，使機器元件平穩的運作，降低磨損率。當潤滑失效時，零件會相互發生破壞性摩擦，從而導致發熱、局部焊接、破壞性損壞和故障。例如不鏽鋼304在滑動時，很可能會轉移材料，從而導致嚴重的表面損傷。

車子主要功能是減少零件的摩擦和磨耗，需要定期更換機油，避免過多黏著磨耗堆積。

塑膠的黏著層

黏著層，或稱移附層、轉附膜。無論任何塑膠，一旦反覆摩擦時，即可在對手見的表面上形成黏著層，形成在移附層滑動，一般視為有助於摩擦及磨耗之減輕，此表示種類相同之材料互相滑動時之磨耗率較小。黏著層一旦受到各種因素而清除，例如外來沙塵粒子形成三體刮除摩擦，把黏著層清除，因而形成磨耗。

如果是HDPE或尼龍材料時，充分形成移附層之初期磨耗狀態時，則磨耗率較大，在成為固定磨耗狀態之後，則磨耗率比初期磨耗狀態來的小，然而如果是PTFE，則非必然如此，再者，初期磨耗狀態的磨耗較小的原因，可視為塑膠表面光潔度所影響。

有哪些因素會造成黏著磨耗?

在說明這些因素之前，需要讓讀者明白一件事情，這是一個沒有絕對答案，由於影響磨耗之因素，非常複雜，常常在實驗裡面，在磨耗之法則之下，仍出現無法成立之情況。不過，我們仍然提供幾點方向給大家參考。

• 材料硬度越高，黏著磨耗越少，但是容易傷害對手件，換句話說，會對對手件實施刮除。反之，材料硬度越低，黏著磨耗越多，也容易被對手件傷害。
• 滑動速度越快，雖然黏著磨耗越多，但是與負載相比，影響較少。
• 負載越大，黏著磨耗越多。
• 接觸面積越大，黏著磨耗越多。
• 兩體之間材質摩擦時的適應性，或稱互溶性。
• 越接近該材質的最高溫度，黏著磨耗越多。

刮除磨耗

亦稱磨蝕磨耗，或研磨磨耗，因堅硬表面上之隆起部位或堅硬顆粒，並且沿著固體表面移動，產生微小切削作用，而造成的材料損失。

當堅硬粗糙的表面往較軟的表面移動時，就會發生這種情況。較硬的材料可能只是其中一種情況，也有可能是外來顆粒或黏著磨耗產生的顆粒。

兩體的刮除磨耗

當一個堅硬的表面上的顆粒、砂礫、鋸齒，對著另一個表面做相對滑動，就會發生兩個物體的刮除磨耗，簡稱雙體磨耗，常見的例子，磨床、砂輪機、銼刀。

利用砂紙等研磨布料，進行研磨，砂紙越粗，則研磨面的磨耗越大，砂紙越粗所使用的研磨顆粒亦越大。

三體的刮除磨耗

當顆粒不受約束並且自由地在兩物體表面上滾動和滑動時，就會發生三體磨損。一般來說，刮除磨耗的磨耗率會比黏著磨耗還要來的大，就實用層面觀察時，十分重要。這與是否環境接觸有關係，決定磨耗的性質是開放的或者封閉的。

開放的狀態

這相當容易理解，即與環境中沙粒般之塵垢及異物等混入所引起的刮除磨耗，為了避免這問題發生，設計上會有防塵蓋、防塵罩。

封閉的狀態 – 磨屑

在與外界封閉的狀態下，兩物體間的磨耗，任何形式的磨耗產出細小的顆粒，無論是刮除磨耗還是黏著磨耗，來自於兩物體材料之中脫落下來，即磨屑，並且介於兩物體之間做摩擦運動，造成任何一個物體磨耗。磨屑的產生是無法完全避免的，權宜之計是定期清理或更換，例子1，車子的CVT傳動，經過使用一段時間就要透過空氣把裡面的磨屑清掃乾淨，減少磨耗。

有哪些因素會造成刮除磨耗?

在說明這些因素之前，需要讓讀者明白一件事情，這是一個沒有絕對答案，由於影響磨耗之因素，非常複雜，常常在實驗裡面，在磨耗之法則之下，仍出現無法成立之情況。不過，我們仍然提供幾點方向給大家參考

• 材質硬度越高，刮除磨耗越少，但是容易傷害對手件，換句話說，會對對手件實施刮除。反之，硬度越低，刮除磨耗越多，容易被對手件傷害。
• 滑動速度越快，刮除磨耗越多。
• 負載越大，雖然刮除磨耗越多，但是與滑動速度相比，負載之影響較少。
• 兩體之間材質摩擦時的適應性，或稱互溶性。

相信讀者看到這裡，是不是認為提高材質硬度，就會降低磨耗啦。有一點我們需要去考量到，可能會傷害到對手件，舉例來說: 塑膠與金屬零件互相摩擦，提高塑膠硬度，可能加速地傷害了金屬，而金屬的價值(金額)卻比塑膠高10倍，那提高塑膠的硬度的做法就變得不值得的。

腐蝕磨耗

大氣或潤滑劑之腐蝕作用，對因摩擦而使真實接觸部位之毀損作用，產生影響時之磨耗。

環境中之大氣以及四周濕度與液體，都有與表面產生化學反應的可能，因有生成物的生成，致使固體表面產生磨耗。就其腐蝕磨耗之發生過程考慮，第一階段則屬於腐蝕過程(反應過程)，第二階段，在滑動進行中，清除反應生成膜。

第一階段，反應過程

光潔的金屬表面，容易與環境之中影響因素產生反應，且形成統稱”反應生成膜”，初期生成速度非常快速，隨著生成膜之厚度增加，生成的速度隨之變慢。

當空氣與鋁進行化學反應時，一旦生成厚度約20nm的氧化膜時，則其反應立刻完全停止。有時候材質的生成膜會隨著時間的加長而變厚，例如，鐵生鏽，且體積會膨脹。另外，有些氧化物具有摩擦力減少作用。

第二階段，清除過程

兩物體滑動過程中，清除反應生成膜，即使金屬表面最初並不光潔，一旦滑動之後，受到磨耗作用的影響，使金屬自身的表面產生光潔，但金屬表面仍尚有一定厚度的薄膜殘留。

黏著層與保護層(膜)有差別嗎?

這兩個名詞，說起來，還真的有點相似，令人感到困惑。在作用上都是有助於減輕磨耗的功能，而產生的方式是不相同的。黏著層，來自於塑膠材質因黏著磨耗，大量在金屬表面形成一個黏著層。保護層，來自於金屬表面與大氣環境的化學反應而形成。

疲乏磨耗

滾動時由於反覆作用於接觸部位的應力，致使材料的表層產生疲乏毀損時的磨耗。

先前提到黏著磨耗，於空氣或真空中，及無特殊腐蝕性化學作用之環境內，平滑表面相互摩擦時所產生之磨耗，然而部分的附著磨耗的主要形成原因，則係由於表層的疲乏毀損。大部分的時候，我們談論疲乏磨耗時，是指類似滾動軸承或齒輪般之滾動時，表層上所產生的疲乏損毀的磨耗。

塑膠材料的疲勞

塑膠材料的疲勞會比金屬材料的情況要明顯的多，因塑膠固體是彈性的，它與另一表面上粗糙突起物的作相對運動，反覆的、擠壓、壓縮、拉伸應力等等，直到在彈性表面內產生破壞。

疲乏磨耗與黏著磨耗差別在哪裡?

疲乏磨耗看似與黏著磨耗有一點點相似，則具有不同的特點，如下:

磨擦狀態的固體表面上，所清除的磨耗粉塵，顆粒很大。磨耗粉塵之大小，會與滾動接觸部位的大小十分接近，約為1000μm。另一方面，如果是黏著磨耗，則僅為30μm，所以磨耗粉塵之大小，相差非常大。

測定磨耗的實驗中，所有摩擦條件相同，每次測定之磨擦值，一般均有相當明顯的誤差。如果是黏著磨耗時，最大值與最小值，有接近10倍的差距。然而，疲乏磨耗，則差距較黏著磨耗的大，呈現200倍左右之誤差的情況，屢見不鮮。

引擎壽命測定法之一，更換機油的時候，觀察液體裡面的磨耗顆粒的大小，分析疲乏磨耗及黏著磨耗的比例，評估引擎(發動機)壽命。

添加劑對疲勞磨耗的影響

有時候，為了防止滑動接觸部位產生黏著或燃燒，會在潤滑油中添加各種不同的添加劑，以達到降低摩擦的目的。此類添加劑，容易與金屬表面產生化學反應，如果是黏著磨耗，可能有助於滑動零件壽命的增加。而疲乏磨耗，更容易產生疲乏損毀，導致壽命縮短。

沖蝕磨耗

由於物體的表面到流動或含有固體顆粒的漿液沖擊作用造成材料的逐漸流失，稱之為沖蝕磨耗；另外，如果液體與被磨材料會起化學反應而腐蝕，則被磨得材料的流失可能同時具有機械和化學反應發生。

常見的例子，管道急彎處、泵浦、風扇葉片、蒸氣管道和噴嘴等等經常會發生沖蝕磨耗。因此，它是工業和電力工程中廣泛遇到的機制。由於輸送過程的性質，當需要運輸磨料顆粒時，管道系統容易磨損。

沖蝕磨耗的種類

依照外在環境因素，沖蝕磨耗可以分三個形式:

• 固體顆粒沖蝕: 固體顆粒沖蝕是由於流動流體中固體顆粒的持續衝擊而導致目標材料的損失。
• 液體衝擊沖蝕: 液體流動連續衝擊材料的表面，造成液體衝擊侵蝕。
• 氣穴沖蝕: 液體中的蒸氣或氣體會形成空穴或氣泡，導致磨損。

一般來說，可以透過增加材質硬度或表面硬度、使用適當的材料以及適當的產品設計來提高抗沖蝕磨耗性能。此外，可以採取一些具體步驟來改變流動條件，例如: 降低液體流動速度、消除錯位處的湍流、避免急彎。

沖蝕磨耗與其他磨耗的關係

沖蝕磨耗的發生，可能還會接連產生其他磨耗，如下:

結論

對於磨耗的了解，仍然是一個活躍的研究領域，希望產品使用更耐久，深入研究磨耗測試方法、微觀結構特性對耐磨性的影響或最新的潤滑油等主題可以提供更多的見解。理解這些機制的每一個小進步都會帶來更明智的材料選擇和更好設計的機械系統，即使是表面最微小的相互作用也會產生重大的影響。

參考資料

Corrosive Wear – About Tribology