聚酰亚胺粘结复合固体耐磨涂层的研制

发布时间：2020-03-28 20:19

【摘要】：聚酰亚胺(Polyimide,PI)是一种可应用于高温工况下的具有良好摩擦学性能的有机高分子树脂材料。针对航空航天机械运动部件在恶劣工况下的润滑问题,以制备长寿命固体耐磨涂层为目标,本文对聚酰亚胺粘结复合固体耐磨涂层进行了研究。复合涂层以聚酰亚胺为粘结剂,MoS_2和石墨为润滑剂,Al_2O_3和CeF_3为功能性填料,运用喷涂的工艺制备方法,在铜合金试件基体表面制备了复合耐磨涂层,并应用自行研制的球-盘式摩擦磨损试验机对其摩擦学性能进行了研究。在实验室已完成的摩擦试验机机械部分的基础上,对其后续测控系统进行了研制,包括动力系统(PLC、伺服驱动器和伺服电机)搭建和数据采集系统(传感器、应变信号调理、数据采集卡和基于LabVIEW数据采集界面)设计。通过多种涂层评价方法对制备涂层进行表征,发现本文制备的涂层基本达到使用要求。通过涂料单一变量的变化,考察了粘固比、填料Al_2O_3和CeF_3对涂层摩擦学性能的影响。结果发现:随着粘固比的增大,涂层摩擦系数呈上升趋势,但涂层耐磨寿命却呈现先降低,后上升,最后又下降的趋势;从填料的减摩性能来看,Al_2O_3硬质颗粒的加入降低了涂层的减摩自润滑性能,而CeF_3颗粒的加入对涂层减摩性能影响不大。从填料抗磨效果来说,Al_2O_3硬质颗粒和CeF_3颗粒的加入均能显著提高涂层耐磨寿命,且以含量为3.4wt.%填料的涂层最佳。但随着填料的继续增多,涂层寿命反而降低。以PI、MoS_2+石墨(1:1)、Al_2O_3和CeF_3为四因素,进行了 L_9(3~4)正交试验。并通过极差等数值计算,以涂层寿命取最大值为原则,得出复合固体耐磨涂层涂料质量的最佳比为PI:润滑相:Al_2O_3:CeF_3=15:13:1:1。根据极差R值大小的比较,各因素对涂层寿命影响程度的主次因素为PIAl_2O_3CeF_3(MoS_2+石墨)。本文在软金属铜合金表面制备的兼具良好承载力及优异摩擦学性能的粘结耐磨涂层,对于高速重载工况下机械部件之间的润滑问题具有良好的借鉴与重要的工程实际意义。
【图文】：

酰胺酸时的反应条件如温度、所用试剂、加料次序及试剂的比例等因素，，对合成逡逑的聚酰亚胺的结构和性能有很大影响，所以本文粘结剂聚酰亚胺树脂直接选择从逡逑厂商购买，不考虑聚酰亚胺的制备过程。如图１－２为本文所用常州福润特塑胶新材逡逑料有限公司生产的聚酰亚胺溶液，为淡黄色粘稠状液体。逡逑４逡逑

逦在各类固体润滑剂中，石墨以其来源广、价格低廉、固体润滑效果好等特点，逡逑被大量应用于工业生产己有上百年的历史［２８］。石墨具有明显的层状六方结构，如逡逑图１－４所示，虽然每一层内碳原子通过共价键牢固结合在一块不易被破坏，但层与逡逑７逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.4

【参考文献】

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本文编号：2604866