聚酰亞胺-石墨耐磨涂層制備工藝及性能研究.pdf

1、發(fā)動機活塞在高速運動過程中，活塞外壁不可避免會與氣缸內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦，金屬與金屬間的摩擦均會使活塞和氣缸產(chǎn)生嚴重磨損，大大減小活塞及其周圍零部件壽命;耐磨涂層的應用，可以減小摩擦功，延長發(fā)動機零部件的使用壽命，涂層在活塞壁金屬表面形成的滑動薄膜甚至可以在極度承載下避免金屬與金屬間的摩擦。但是就國內(nèi)市場而言，耐磨涂層事實上在工業(yè)上的生產(chǎn)和應用大部分依賴于進口，雖然我國在實驗室內(nèi)對耐磨涂層的研究開發(fā)初有成效，但由于工藝過于復雜或成本較高等各種原

2、因而無法實現(xiàn)工業(yè)化。
　　以規(guī)?；a(chǎn)和工業(yè)應用為前提，本論文在實驗室現(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)合強度和摩擦磨損等性能測試，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。本論文實驗過程中，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、體潤滑耐磨涂層。涂料和涂層的制備工藝簡單，整個過程需要時間短，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，且混料時球磨時間越長，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)等化學變化，因此較高固含量和超長球磨時間不利于絲網(wǎng)印刷工藝的實施和涂層綜合性能的控制。結(jié)果表明，當混料時間為15min、聚酰亞胺∶填料=40∶7時，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，實驗結(jié)果表明，當聚酰亞胺∶碳纖維∶石墨=40∶1.4∶5.6時，所得涂層綜合性能相對優(yōu)越，當聚酰亞胺∶碳纖維∶石墨=40∶2∶5，涂料體系中碳纖維含量過高時，從涂層摩擦系數(shù)數(shù)值上看，摩擦過程明顯分為兩個階段（摩擦系數(shù)曲線出現(xiàn)“雙平臺”;當聚酰亞胺∶碳