聚酰亞胺-石墨耐磨涂層制備工藝及性能研究.pdf

1、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞在高速運(yùn)動(dòng)過程中，活塞外壁不可避免會(huì)與氣缸內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦，金屬與金屬間的摩擦均會(huì)使活塞和氣缸產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，大大減小活塞及其周圍零部件壽命;耐磨涂層的應(yīng)用，可以減小摩擦功，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的使用壽命，涂層在活塞壁金屬表面形成的滑動(dòng)薄膜甚至可以在極度承載下避免金屬與金屬間的摩擦。但是就國(guó)內(nèi)市場(chǎng)而言，耐磨涂層事實(shí)上在工業(yè)上的生產(chǎn)和應(yīng)用大部分依賴于進(jìn)口，雖然我國(guó)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)耐磨涂層的研究開發(fā)初有成效，但由于工藝過于復(fù)雜或成本較高等各種原

2、因而無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
　　以規(guī)?；a(chǎn)和工業(yè)應(yīng)用為前提，本論文在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件下探索涂層生產(chǎn)工藝參數(shù)及涂料配方，通過涂層結(jié)合強(qiáng)度和摩擦磨損等性能測(cè)試，確定最佳工藝參數(shù)和在最佳工藝參數(shù)下的最優(yōu)配方。本論文實(shí)驗(yàn)過程中，探討的工藝參數(shù)主要有涂料固含量和原材料混料時(shí)間，采用的基體成膜物質(zhì)主要為熱塑性芳香族聚酰亞胺，填料主要有石墨、碳纖維和碳化硅。
　　本論文采用簡(jiǎn)單靈活的物理方法—球磨法制備涂料，以絲網(wǎng)印刷的方式在鋁合金基體上得到固

3、體潤(rùn)滑耐磨涂層。涂料和涂層的制備工藝簡(jiǎn)單，整個(gè)過程需要時(shí)間短，滿足工業(yè)化生產(chǎn)條件。
　　首先以石墨為填料探究涂料最佳制備工藝參數(shù)。涂料固含量越大粘度越高，且混料時(shí)球磨時(shí)間越長(zhǎng)，球磨罐體系內(nèi)溫度越高，聚合物高分子越容易發(fā)生解離、交聯(lián)等化學(xué)變化，因此較高固含量和超長(zhǎng)球磨時(shí)間不利于絲網(wǎng)印刷工藝的實(shí)施和涂層綜合性能的控制。結(jié)果表明，當(dāng)混料時(shí)間為15min、聚酰亞胺∶填料=40∶7時(shí)，填料與聚酰亞胺混合充分，涂料粘度為32240mPa·s，

4、超聲水浴后涂層與金屬基體結(jié)合依然完好;涂層摩擦系數(shù)曲線平穩(wěn)且穩(wěn)定在0.14以下，摩擦相同時(shí)間后涂層磨損量較小。
　　在最佳制備工藝條件下，聚酰亞胺/石墨涂料體系中加入碳纖維或碳化硅時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)聚酰亞胺∶碳纖維∶石墨=40∶1.4∶5.6時(shí)，所得涂層綜合性能相對(duì)優(yōu)越，當(dāng)聚酰亞胺∶碳纖維∶石墨=40∶2∶5，涂料體系中碳纖維含量過高時(shí)，從涂層摩擦系數(shù)數(shù)值上看，摩擦過程明顯分為兩個(gè)階段（摩擦系數(shù)曲線出現(xiàn)“雙平臺(tái)”;當(dāng)聚酰亞胺∶碳