聚酰亞胺-二硫化鉬潤滑涂層的制備與性能研究.pdf

1、聚酰亞胺(Polyimide，PI)潤滑涂層已經(jīng)開始使用于活塞裙部，能夠起到潤滑、保護(hù)以及減少摩擦損失的作用。作為固體潤滑劑，二硫化鉬(MoS2)的減摩性能良好，可以減小零件的損耗;二氧化鈦(TiO2)納米顆粒的理化性質(zhì)優(yōu)異，熱穩(wěn)定性能良好，在腐蝕性環(huán)境中基本不受影響。本文將上述兩種固體潤滑劑作為添加物加入聚酰亞胺復(fù)合材料，研究其單獨(dú)和混合加入對于潤滑涂層的影響，以期得到優(yōu)于現(xiàn)有潤滑涂層的涂層材料。
　　在高速球磨機(jī)中，將聚酰胺酸

2、液體和二硫化鉬/二氧化鈦等混合攪拌15 min，隨后加入0.4 wt％的消泡劑和0.4 wt％的流平劑等助劑，使用磁力攪拌器攪拌混合10 min。所得的液體涂料涂覆到鋁合金試樣表面，放入真空干燥箱中。在210℃、保溫30 min條件下，聚酰胺酸(PAA)發(fā)生固化，脫水成環(huán)生產(chǎn)聚酰亞胺，得到聚酰亞胺/二硫化鉬和聚酰亞胺/二硫化鉬/二氧化鈦涂層。
　　為測試涂層性能，判斷復(fù)合材料性能的優(yōu)劣，使用多功能摩擦磨損試驗機(jī)（UMT-3），測試

3、涂層的摩擦行為。為了分析造成性能差異的原因，運(yùn)用多種測試手段，得到涂層的表面形貌、與金屬基體的結(jié)合力以及二硫化鉬的晶體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行綜合分析討論，得出性能優(yōu)劣原因，掌握摩擦方式和機(jī)理，為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。
　　不同MoS2含量（10 wt％、16.7 wt％、20 wt％、30 wt％）的4組聚酰亞胺/二硫化鉬涂層試樣中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 wt％的試樣，涂層與金屬基體的結(jié)合力最好，表現(xiàn)為脫落區(qū)域的面積最小，隨著MoS2含量的增加，涂層脫

4、落區(qū)域的面積也隨之增加。X射線衍射儀(XRD)的分析結(jié)果表明，涂層中MoS2晶體(004)和(103)晶面的衍射峰發(fā)生偏移，晶面間距在C軸方向增大。
　　室溫、定載荷1N、摩擦速度10 mm/s的摩擦條件下，隨著MoS2含量的增加，聚酰亞胺/二硫化鉬涂層的摩擦系數(shù)表現(xiàn)出先降低后增大的趨勢;當(dāng)MoS2含量為16.7 wt％時，摩擦系數(shù)最小，為0.21（平均值）。
　　涂層中加入TiO2可以提高其耐磨性。當(dāng)TiO2含量為1.5

5、wt％時，聚酰亞胺/二硫化鉬/二氧化鈦涂層摩擦45 min后發(fā)生磨損，耐磨性優(yōu)于其他TiO2含量的聚酰亞胺/二硫化鉬/二氧化鈦涂層。不同二硫化鉬含量的聚酰亞胺/二硫化鉬涂層的磨損開裂時間最長為20 min。當(dāng)TiO2含量為1.0 wt％時，聚酰亞胺/二硫化鉬/二氧化鈦涂層的摩擦系數(shù)最小，為0.22（平均值）。
　　分析了MoS2和TiO2改善涂層摩擦磨損性能的機(jī)理。在聚酰亞胺基固體潤滑涂層的摩擦過程中，PI利用自身的低剪切強(qiáng)度和填