聚四氟蜡/聚氨酯复合涂层的摩擦磨损性能

采用MHK-500型摩擦磨损试验机和日本协和株式会社产CA-A型接触角仪分别研究了聚四氟蜡、聚四氟乙烯(PTFE)/聚氨酯粘接固体润滑涂层的摩擦磨损性能和疏水性能;采用扫描电子显微镜、光学显微镜分析了涂层磨损表面、对偶表面的磨损情况。结果表明,聚四氟蜡和PTFE都能提高聚氨酯涂层的疏水性和耐磨性能,降低涂层的摩擦系数。聚四氟蜡/聚氨酯粘接润滑涂层的耐磨性明显优于PTFE/聚氨酯粘接润滑涂层的耐磨性。同时,速度与负荷对聚四氟蜡/聚氨酯粘接涂层的摩擦磨损性能有很大影响。在低负荷、中高速试验条件下,它具有良好的减摩耐磨性能。     

碳纤维颗粒增强CeO2/PMMA/PVDF超疏水复合涂层及其耐磨性能

提高耐磨性能是推动仿生超疏水表面走向实际应用的关键挑战之一。设计了二氧化铈微米粒子增强PMMA/PVDF超疏水复合涂层配方,获得了水珠接触角达152°、水珠滚动角为5°的超疏水复合涂层。该涂层经过落砂磨损试验后接触角下降为103°、滚动角增大为20°。采用碳纤维颗粒对CeO2/PMMA/PVDF超疏水复合涂层进行增强,优化配方的接触角达153°、滚动角达到5°。经过相同落砂磨损试验后,增强后的复合涂层水珠接触角能在一定程度磨损后达到140°左右。可见,CeO2/PMMA/PVDF复合涂层具有良好的超疏水性能,碳纤维颗粒增强是提高该涂层耐磨性能的有效方法。     

聚酰胺-酰亚胺树脂自润滑复合涂料的研制及性能

聚酰胺-酰亚胺树脂(PAI)具有优异的耐磨性能和粘结性能,以PAI为基体,添加固体润滑剂MoS2和聚四氟乙烯PTFE、BYK-163型分散剂、EFKA-3772型流平剂,制备了一种耐磨、耐蚀的PAI自润滑复合涂料。利用MRH-3G摩擦磨损试验机研究了不同固体润滑剂用量对涂层摩擦磨损性能的影响,采用金相显微镜和扫描电镜(SEM)观察涂层摩擦磨损前后的表面形貌。结果表明:当PAI自润滑复合涂料中MoS2含量为30%(质量分数)、PTFE含量为6%(质量分数)时,以其制备的PAI自润滑复合涂层致密性强,孔隙率少,耐腐蚀性强,摩擦磨损性能最佳,涂层其余理化性能也最佳。     

Al_2O_3基多尺度颗粒复合陶瓷刀具材料的摩擦磨损性能

研究了两种Al_2O_3基多尺度颗粒复合陶瓷刀具材料与奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti配副时的摩擦性能和磨损机理。结果表明:两种陶瓷刀具材料的摩擦系数随着载荷和滑动速度的增加而减小,磨损率随着载荷和滑动速度的增加而增大。与Al_2O_3-(W,Ti)Cμ-TiCn陶瓷刀具相比,Al_2O_3-TiCμ-TiCn陶瓷刀具的耐磨性更好,更适宜切削奥氏体不锈钢。摩擦高温使Al_2O_3与不锈钢球发生化学反应生成FeO·Al_2O_3,使金属转移至陶瓷表面形成金属粘结层,从而降低了摩擦系数。Al_2O_3-TiCμ-TiCn陶瓷刀具材料的磨损机理为粘结磨损,Al_2O_3-(W,Ti)Cμ-TiCn陶瓷刀具材料的磨损机理为粘结磨损和断裂。     

纳米Al2O3填料增强PEEK-PTFE复合材料基于环-块摩擦结构的摩擦过程研究

本研究旨在探索纳米Al_2O_3填料增强PEEK-PTFE复合材料摩擦过程中摩擦学性能的演变规律。用不同体积比的聚醚醚酮(PEEK)和纳米Al_2O_3对聚四氟乙烯(PTFE)进行填充改性,经专用模具冷压、烧结炉烧结成型制备得到复合材料样品。利用MRH-3型高速环-块摩擦试验机进行摩擦磨损性能测试,获取不同阶段摩擦学性能数据,计算出整个摩擦实验过程中样品的瞬时磨损率。利用扫描电镜(SEM)和仿真模拟软件(ABAQUS)分别对摩擦过程中对偶钢环表面形貌的演化和复合材料的接触应力变化进行分析。结果表明:PEEK和纳米Al_2O_3可以协同提高PTFE的抗磨损性能,其中10%PEEK/PTFE具有最佳的抗磨损性能(3.69×10~(-6)mm~3/(N·m))和最低的摩擦系数(0.19)。添加5%的纳米Al_2O_3后,复合材料的硬度和热扩散系数有了显著提高。材料的瞬时磨损率在摩擦过程中呈先增大再降低最后保持平稳的变化趋势。试样的接触压力在摩擦初期随磨损量的增大而急剧降低,后期则逐渐趋于稳定。     

氧化铝形貌和粒径对环氧-聚酯纳米复合耐磨涂层性能的影响

分别采用纳米气相氧化铝(F-Al_2O_3,平均粒径13nm)和纳米球形氧化铝(Q-Al_2O_3,平均粒径100nm)与环氧-聚酯粉末涂料熔融挤出复合,经静电涂装的方式制备环氧-聚酯纳米复合耐磨涂层。在多功能摩擦实验机上对不同填充量的两种纳米氧化铝颗粒复合涂层进行耐磨性测试,采用电子扫描显微镜观察纳米氧化铝颗粒在涂层中的分散情况,采用激光共聚焦扫描显微镜观察磨损面的形貌,并对涂层的表面粗糙度、光泽度进行测量。结果表明:F-Al_2O_3两种氧化铝颗粒都可改善涂层的耐磨性能,在相同填充量的情况下,F-Al_2O_3复合涂层的比磨损速率都低于Q-Al_2O_3体系。F-Al_2O_3颗粒质量含量为10%时,磨损速率变为纯树酯涂层磨损量的1/3;Q-Al_2O_3颗粒质量含量为30%时,磨损速率变为纯环氧-聚酯涂层的1/52。两者的颗粒都增加了涂层的表面粗糙度,F-Al_2O_3对涂层表面光泽度无影响,Q-Al_2O_3含量越高,表面粗糙度提高,光泽度下降。     

铌合金表面渗镀复合涂层及其抗氧化研究

利用包埋渗结合化学镀技术在铌合金表面制备了复合涂层,研究了涂层在退火过程中的元素扩散行为及涂层的高温抗氧化性能。结果表明:复合涂层以晶态Ni和Al_3Nb相为主;退火过程中渗层中的Al元素向外扩散,涂层转变为晶态,形成了Ni Al_3、Al_3Nb、Ni Al相。对退火前后的涂层进行1000℃恒温氧化实验,20 h后沉积态涂层的增重为7.7 mg/cm~2,表面主要含Ni O、Al_2O_3、Ni Al相;退火态涂层样品的增重为4.9 mg/cm~2,表面生成了Al_2O_3、NiNb_2O_6、NiAl_2O_4等相。氧化后涂层与基体结合良好。退火态涂层表面由于富Al元素,氧化后形成较多的Al_2O_3,比沉积态的涂层能更有效地减缓氧化进程,提高铌合金的抗氧化性。     

不同填料填充的PTFE基粘结固体润滑涂层的摩擦磨损性能

金属粉体、陶瓷颗粒及玻璃微珠等可作为PTFE的改性填料提高其耐磨性,但过去少有上述填料用于PTFE基粘结固体润滑涂层耐磨改性的研究。制备了未添加填料的和分别填充Cu,SiC,c-BN,h-BN,玻璃微珠(T-60)的PTFE基粘结固体润滑涂层,评定了各涂层的附着力、耐冲击性;并考察了其在室温干摩擦条件下的滑动摩擦磨损性能,并分析了磨痕形貌。结果表明:各填充涂层附着力1～2级,抗冲击性良好;T-60和c-BN填充试样在试验条件下磨损量近乎为零,与未填充试样相比,SiC和h-BN填充试样磨损量分别下降82.9%,74.4%,Cu填充试样磨损量下降幅度最小;填充试样的磨痕均呈现出一定程度犁沟和切削,其中Cu填充试样磨痕深且宽,c-BN,SiC,T-60,h-BN填充试样磨痕浅且窄,c-BN和T-60填充试样磨损表面的转移膜最均匀;填料改变了粘结涂层的磨损机理,使其由单一的PTFE黏着磨损转变为以填料的磨粒磨损为主、PTFE的黏着磨损为辅的复合磨损,增强了涂层的抗极压承载能力和转移膜与基体间的结合力,提高了涂层的摩擦磨损性能。     

激光原位合成Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层组织结构与性能

先利用火焰喷涂技术在中国低活化马氏体钢表面制备了CrFeAlTi涂层,然后通过激光原位反应技术在火焰喷涂涂层表面原位合成了Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层。分别采用体视显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、立式万能摩擦磨损试验机以及静态铅铋腐蚀实验装置等分析测试手段对涂层的形貌、微观组织结构、物相组成、显微硬度、干滑动摩擦磨损性能以及耐液态铅铋合金腐蚀性能等进行了研究。实验结果表明:激光原位合成的Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层表面整体平整、光滑、致密,基本没有凹坑、裂纹和孔隙等缺陷,与基体之间形成了良好的冶金结合。涂层内部存在完全结晶区和非结晶区,且界面明显。涂层表面主要物相为Al_2O_3,TiO_2,(Al.948Cr.052)_2O_3,Fe_2TiO_5和FeCr等。涂层截面平均显微硬度约为1864.2HV0.2,比基体CLAM钢提高了约3倍,且沿横截面方向呈平稳过渡的阶梯状分布。与基体CLAM钢相比,涂层具有良好的耐磨性能,其磨损量仅为基体的1/6,并且涂层在液态铅铋中表现出良好的耐腐蚀性能。     

PTFE/epoxy全有机超疏水涂层制备EI北大核心CSCD

采用纳米粒子构筑微-纳粗糙结构制备的超疏水涂层一般存在抗水流冲击能力差的缺点,极大限制了其户外应用前景。利用环氧树脂和聚四氟乙烯(PTFE)纳米粒子,通过喷涂和模压两种工艺分别制备低声阻系数的全有机超疏水涂层,基于水流冲击破坏机理设计实验分析涂层的抗水流冲击性能,并与商用超疏水涂层对比。结果表明:PTFE粒子为70%(质量分数,下同)时,其疏水性能最佳,静态接触角为164.13°,滚动角为3°;PTFE粒子为75%时,其抗水流冲击性能最佳,在被速度为22.77 m/s的水流冲击后接触角仍达到154.62°;与喷涂法相比,模压法能进一步提高涂层的抗水冲击性能。本研究所制备的全有机超疏水涂层同时还具有良好的附着性能和耐磨性能,在进行25次黏附剥离实验后涂层表面接触角为150.51°,滚动角为4°,在进行20次磨损实验后涂层表面接触角为149.21°,滚动角为9°。     

PTFE/epoxy全有机超疏水涂层制备

采用纳米粒子构筑微-纳粗糙结构制备的超疏水涂层一般存在抗水流冲击能力差的缺点,极大限制了其户外应用前景。利用环氧树脂和聚四氟乙烯(PTFE)纳米粒子,通过喷涂和模压两种工艺分别制备低声阻系数的全有机超疏水涂层,基于水流冲击破坏机理设计实验分析涂层的抗水流冲击性能,并与商用超疏水涂层对比。结果表明:PTFE粒子为70%(质量分数,下同)时,其疏水性能最佳,静态接触角为164.13°,滚动角为3°;PTFE粒子为75%时,其抗水流冲击性能最佳,在被速度为22.77 m/s的水流冲击后接触角仍达到154.62°;与喷涂法相比,模压法能进一步提高涂层的抗水冲击性能。本研究所制备的全有机超疏水涂层同时还具有良好的附着性能和耐磨性能,在进行25次黏附剥离实验后涂层表面接触角为150.51°,滚动角为4°,在进行20次磨损实验后涂层表面接触角为149.21°,滚动角为9°。     

Ni-Co-P-BN(h)-Al2O3二元纳米复合镀层表面组织结构及耐磨性研究

为改善材料表面耐磨性能,采用电沉积法在不同纳米颗粒质量浓度及其混杂配比下制备了Ni-Co-P-BN(h)、Ni-Co-P-Al_2O_3和Ni-Co-P-BN(h)-Al_2O_3的3种纳米复合镀层,通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度仪、摩擦磨损仪及激光共聚焦显微镜,对镀层的表面组织结构与耐磨性能进行了研究.结果表明:不同纳米颗粒质量浓度及其混杂配比对纳米复合镀层表面组织结构有重要影响,纳米复合镀层表面呈现出典型的包状结构,混杂配比后出现明显纳米Al_2O_3的衍射峰;与Ni-Co-P-BN(h)和Ni-Co-P-Al_2O_3镀层相比,Ni-Co-P-BN(h)-Al_2O_3二元纳米复合镀层的平均显微硬度更大,达到753.6 HV_(0.2);摩擦磨损试验中对摩件是直径4 mm的GCr15合金球,在施加载荷3.2 N、转速500 r/min、摩擦时间30 min的磨损条件下,二元纳米复合镀层磨损量最小为9.2 mg/h.纳米BN(h)和Al_2O_3在电沉积加工过程中充分发挥了二元纳米粒子协同生长的优势,使得Ni-Co-P-BN(h)-Al_2O_3二元纳米复合镀层具有更好的耐磨性能.     

Ti6Al4V合金激光原位合成自润滑复合涂层高温摩擦学性能

为提高Ti6Al4V合金的高温摩擦学性能,采用激光熔覆技术在其表面原位合成多相混杂金属基高温自润滑耐磨复合涂层,熔覆粉末的成分为Ni60-16.8%TiC-23.2%WS_2(质量分数,下同),系统地研究复合涂层的显微组织、物相结构及其在20,300,600,800℃下的摩擦学性能和相关磨损机理。结果表明:复合涂层的显微硬度(701.88HV_0.5)约为基体(350 HV_0.5)的2倍;由于原位合成固体润滑相(Ti_2SC/TiS/NiS/TiO/TiO_2/NiCr_2O_4/Cr_2O_3)和硬质相(W,Ti)C_1-x/TiC/Cr_7C_3的协同作用,复合涂层的耐磨减摩性能明显优于基体。随着温度升高,涂层和基体的摩擦因数和磨损率均呈下降趋势,在800℃时复合涂层和基体的摩擦因数分别为0.32和0.43,磨损率分别为1.80×10^-4,2.92×10^-5mm/Nm。在800℃下塑性变形、分层和氧化磨损为基体主要磨损机理,复合涂层以氧化磨损和轻微的黏着磨损为主。     

水性纳米TiO_2/PTFE氟碳防污闪材料的制备及性能

为防止高压输电线路绝缘子污闪事故的发生,本文以纳米TiO_2和聚四氟乙烯(PTFE)微粉的复合填料与水性氟碳树脂制备了一种的表面具有自清洁效应的纳米TiO_2/PTFE复合氟碳防污闪涂层材料。通过优化配方及一系列制备工艺试验,确定了纳米TiO_2和PTFE的添加量及配比。采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)及接触角测量仪对涂层表面的微观结构及疏水性进行了分析表征。结果表明,当纳米TiO_2质量百分比添加量为6%,PTFE质量百分比添加量为16%时,TiO_2/PTFE复合氟碳防污闪涂层材料对水静态接触角达到124°,涂层表面具有微/纳二元粗糙结构,有优良的表面疏水性。通过对涂层的理化电气性能测试表明,涂层具有优异的理化电气性能,其附着力、硬度、耐水性、耐酸碱性、体积电阻率等各项指标均达到国家标准。     

电刷镀Ni-CNTs/PTFE纳米复合镀层的摩擦磨损与耐腐蚀性能

再制造工程中很多表面镀层要求具有优异的摩擦磨损与耐腐蚀性能,利用纳米电刷镀技术在45钢基材上制备NiCNTs、Ni-CNTs/PTFE、Ni-WC/PTFE-CNTs复合镀层。采用XRD和SEM观察电刷镀复合镀层表面相结构和微观形貌,采用球盘式摩擦磨损试验机测试其在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,采用动电位极化曲线研究其在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明:Ni-WC/PTFE-CNTs复合镀层耐磨性能最优,其次为Ni-CNTs/PTFE、Ni-CNTs复合镀层,均强于纯镍镀层;当CNTs质量浓度分别为1.5g/L和1.0g/L时,Ni-CNTs复合镀层分别表现出最优的摩擦磨损性能和最佳的耐腐蚀性能,Ni-WC/PTFE-CNTs、Ni-CNTs/PTFE复合镀层次之。纯镍镀层和Ni-CNTs复合镀层的磨损机制是粘着磨损,Ni-CNTs/PTFE复合镀层的磨损机制主要是粘着磨损,其次为磨粒磨损,Ni-WC/PTFE-CNTs复合镀层的磨损机制主要是磨粒磨损和接触疲劳磨损。     

复合氟化改性制备EP-ZnO纳米超疏水涂层的研究

风力发电机叶片覆冰严重影响风机安全经济运行,高质量的超疏水防冰涂层是当前研究的热点之一.本实验采用复合氟化改性的方法分别对环氧树脂(EP)和固化剂进行氟化改性,同时通过ZnO纳米颗粒对涂层表面结构进行修饰制备EP?ZnO纳米复合超疏水涂层,并研究了涂层的疏水性、耐磨性和抗冲击性能.研究结果表明,复合氟化改性能有效提高涂层的疏水性能,其接触角为150°,滚动角为6°;经过ZnO纳米颗粒对涂层表面结构修饰后涂层的接触角达158°,滚动角为3°.涂层具有良好的粘附力、稳定的抗冲击能力和耐磨性能,在磨损实验过后,涂层仍能保持较高的疏水性能.     

光固化水性聚氨酯导热涂层的制备及性能

为了提高光固化水性聚氨酯(WPU)涂层的导热性能,采用硅烷偶联剂和半封端聚氨酯来改性纳米氧化铝(Al_2O_3),将改性后的纳米Al_2O_3加入水性聚氨酯中制备了Al_2O_3/光固化水性聚氨酯导热复合涂层。利用光学接触角仪、电子拉力机、热重分析仪等对涂层的性能进行了研究,探讨不同Al_2O_3的改性方法对涂层耐水性、力学性能、水接触角、热稳定性和导热性能的影响,并用扫描电子显微镜(SEM)对材料断面的形貌进行了观察。结果表明:不同的Al_2O_3改性方法对光固化涂层的导热性能有较大的提高,热性能和接触角提高,拉伸强度和断裂伸长率也有一定增加。     

稀土改性玻璃纤维对PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响

分别用硅烷偶联剂SG-Si900(SGS)、含SG-Si900的稀土溶液(SGS/RES)和稀土溶液(RES)对玻璃纤维进行表面改性,考察了稀土改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料在油润滑条件下的摩擦磨损性能,并用扫描电子显微镜(SEM)分析了磨损表面形貌.结果表明:与未经表面改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料相比,经表面改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料的减摩耐磨性能得到提高,以RES的作用最明显,SGS/RES次之,SGS第三;在油润滑条件下,稀土改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料只出现了轻微磨损,这是由于玻璃纤维经稀土表面改性后极大地改善了玻璃纤维与PTFE基体之间的界面结合力,使稀土改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料具有优异的摩擦磨损性能.     

改性纳米TiO2/PTFE复合氟碳防污闪涂层的制备及其性能

为防止输电线路上污闪事故的发生,以氟碳树脂(FEVE)为成膜剂,以改性纳米TiO2和聚四氟乙烯(PTFE)微粉为复合填料,制备了一种新型的有自清洁效应的纳米TiO2/PTFE复合氟碳防污闪涂料.采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)表征纳米TiO2改性前后的结构,通过扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、接触角测量仪对复合氟碳防污闪涂层表面的微观结构及疏水性进行了分析,对涂层表面的光催化自清洁性和疏水性保持机制进行了深入探讨.结果表明:改性纳米TiO2和PTFE通过化学键合作用在复合氟碳防污闪涂层表面构建了微纳复合粗糙结构,与水静态接触角达134°,涂层不仅具有优良的理化、电气绝缘性能,而且还具有有效的自清洁功能和疏水性保持性能.     

渗透钎焊法制备的WC复合涂层的磨损性能

WC复合涂层是一种有效减少工件磨损的保护涂层,目前国内外对渗透钎焊制备的WC复合涂层磨损机理的研究较少。利用渗透钎焊技术在Q235钢表面制备了镍铬合金-碳化钨复合涂层;观察了涂层经过砂轮摩擦后的磨损表面形貌,分析了WC含量对涂层耐磨性能的影响规律以及涂层磨损的微观机制。结果表明:影响涂层耐磨性的因素主要是涂层中的WC含量,涂层的耐磨性随着WC相含量的升高而提高;WC-Co用量为50%制得的涂层的磨损机理是砂轮硬质颗粒对涂层的磨粒磨损,而WC-Co用量10%制得的涂层,砂轮硬质颗粒对涂层的切割除造成少量的WC颗粒脱落外,主要是使大量粘结相镍铬合金韧性撕裂脱落,耐磨性很差,表面形貌为平面状撕裂断面,所以磨损断裂主要是以塑性变形为主。