表面微坑复合MoS2镍基涂层及摩擦磨损性能研究

目的 为解决硬质涂层抗磨与减摩性能难以兼顾的难题,提出并制备出具有优异减摩耐磨性能的表面微坑复合MoS2镍基涂层结构,为抗磨减摩性能统一的涂层设计提供重要依据。方法 以42CrMo轴承钢为基体,采用两种加工方法(在42CrMo轴承钢表面采用激光熔覆制备镍基涂层,在涂层表面电火花加工微坑织构)制备表面微坑复合MoS2镍基涂层,通过球-盘摩擦磨损试验(GCr15对磨球)分别测试3种载荷(2、4、6 N)下42CrMo轴承钢、42CrMo轴承钢表面镍基涂层和表面微坑复合MoS2镍基复合涂层试样的摩擦学性能,并通过先进测试技术(XRD、SEM)分析复合涂层的组织结构及磨痕微观形貌。结果 在不同载荷工况下,镍基涂层的磨损率远小于42CrMo轴承钢,表面微坑复合MoS2镍基涂层的摩擦因数和磨损率均小于镍基涂层和42CrMo轴承钢,在4 N载荷工况下,镍基-MoS2复合涂层具有最低摩擦因数,达到0.36,磨损率为7.41×10^?7 mm³/(N.m),比镍基涂层试样(26.621 0^?7 mm³/(N.m))降低了72.09%。结论 表面微坑复合MoS2镍基涂层结构中涂层与环氧树脂粘结MoS2固体润滑剂可独立高效发挥自身耐磨、减摩特性,并在不同载荷下发挥协同作用,两种方法复合处理能得到具有良好减摩耐磨性能的表面。     

掩膜电解微坑阵列对钛合金表面疏水性能的影响

为了提高钛合金表面的疏水性能,采用润湿理论模型与多物理场耦合仿真相结合的方法,建立接触角与掩膜电解加工工艺参数之间的直接映射关系,揭示微坑阵列掩膜电解加工对表面疏水性能的作用。建立接触角与微坑阵列几何尺寸间的表面疏水理论模型,对掩膜电解加工进行多物理场耦合仿真;理论模型与仿真结果相结合,获得了接触角与掩膜电解加工工艺参数之间的直接映射关系。此外,以表面接触角为因变量,以电解质质量分数、掩膜尺寸和电解电压为自变量,进行正交试验仿真和计算,获得了最佳工艺参数组合并进行试验验证。与仿真计算相比,试验测量得到的微坑阵列直径、间距、深度、表面接触角误差分别为2.49%、6.87%、7.40%、6.01%,从而表明该方法在未经低表面能材料修饰的情况下,成功制备接触角约为141°的微坑阵列疏水表面。     

表面织构类型对摩擦副减摩性能的影响分析

目前对表面织构润滑减摩机理的认识还不够完善。为研究不同织构类型所适用的最佳工况,以内燃机活塞-缸套摩擦副为研究对象,采用时均雷诺方程及周期边界条件,建立织构条件下平面摩擦副润滑油膜的控制方程。通过试验测试结合流场分析,明确表面均布凹坑型微织构和斜槽型微织构的润滑减摩机制。进一步对比坑-槽复合型织构和槽-槽耦合对摩时摩擦因数的变化规律,从转速和载荷的角度明确适合各织构类型的最优工况。研究发现：斜槽型织构具有更优的减摩效果,并在负载100 N时摩擦因数最优,转速对摩擦因数的影响较小;凹坑型织构和复合型织构在80 N载荷下减摩效果最佳,在350 r/min时摩擦因数达到最小值;耦合槽型织构在低承载时摩擦因数低于单斜槽织构(最大相差10.2%),转速对摩擦因数的影响较小。针对几种织构类型所适应的最优工况进行研究,明确了不同工况下的织构类型的选择和优化。     

硅烷偶联剂用量对磁性纳米复合微球性能的影响

用硅烷偶联剂对由部分还原沉淀法制备的Fe3O4磁微粒子进行了表面修饰.并利用XRD,TEM,AFM,IR,古埃磁天平等手段对其结构与性能进行了表征.分析了偶联剂使用量对磁性纳米复合微球性能的影响.研究结果表明,经硅烷偶联剂修饰后的微球表面可带有-OH,-NH2,-C=O,-C=C等多种有机功能基团,随着硅烷偶联剂用量的增大,微球表面包覆的有机特征基团也增多,偶联反应趋于完全.当硅烷用量较少时,随着用量的增加,磁性能随之提高;而当硅烷用量达到一定值之后,继续增加用量,则会使磁性能降低.磁性纳米复合微球的Zeta电位随着偶联剂用量的增加呈现先增加后降低的变化趋势.     

激光表面织构微坑形貌及面积占有率对氮化气缸套摩擦学性能的影响

针对氮化气缸套由于自身存在表面应力高、易变形等使其难以满足高强化内燃机气缸套要求的问题,以氮化气缸套-PVD活塞环为研究对象,采用Nd-YAG脉冲激光器在氮化气缸套表面进行织构化处理,研究脉冲激光参数对气缸套表面微织构微坑形貌及面积占有率对摩擦副摩擦磨损性能的影响,并分析其影响机制。发现织构微坑直径随激光能量密度、脉冲次数、离焦量增加而增大,而微坑深度随能量密度、脉冲个数、离焦量的增加呈先增大后减小的趋势。不同面积占有率织构对气缸套-活塞环摩擦副均具有减摩耐磨作用,与无织构缸套摩擦副相比,微织构气缸套的摩擦因数降低10.07%～1.58%;磨损量降低26.71%～46.19%;微织构气缸套对应的活塞环试样磨损量降低10.12%～50.19%;微织构气缸套的拉缸时间提高了2.1～2.8倍。最低摩擦因数和磨损量及最佳抗拉缸性能均在面积占有率为10%的织构摩擦副获得。微织构改善气缸套摩擦副摩擦磨损性能的机制为贮存润滑油,减少摩擦副接触面积以及捕捉磨屑,减小磨粒磨损。获得了高强化条件下氮化气缸套织构化对其摩擦学性能的影响规律,可为开发高强度内燃机提供试验支持。     

脉冲等离子体对PTFE薄膜的表面改性研究

通过ＡＴＲ衰减全反的红外光谱分析和对蒸馏水接触角的测定表明,经脉冲辉光放电等离子体的作用,ＰＴＦＥ薄膜表面的组分结构发生了变化,主要表现为薄膜表面氧基团的含量由无到有,并形成了Ｃ＝Ｃ不饱和基因,表面由完全非极性变成表现出部分极性,亲水性大为增强,可粘必也得到很大改善。     

表面微坑对轴承振动的影响

以6308轴承为例,用完全数值解法研究了表面微坑对滚动轴承振动的影响,分析了接触位移、接触振动速度、加速度随工况参数的变化.结果表明,对于表面微坑引起的接触振动,速度型检测与加速度型检测具有相同的效果;随载荷的增大、转速的降低,振动加速度增大,在微坑的边缘引起两个接触振动响应,并且这两个响应强度不一样;表面微坑的形状对接触振动有影响,微坑的斜率越大,则其引起的接触振动越剧烈.     

数控加工缸套工作表面微坑的方法研究

提出了数控加工缸套工作表面的基本原理,在数控机床上实现对微坑加工的自动化,提高了微坑的加工效率.设计了矩阵工具头.接着在分析了微坑参数和分布的基础上,编制了微坑数控加工程序,这样可以很好地控制微坑地深度,使加工出来地微坑均匀一致.由于微坑分布和结构参数可控,且所有微坑均匀分布和相互独立,可以在缸套与活塞表面建立动压润滑.最后给出了台架实验结果,从而论证了数控加工缸套工作表面微坑的优越性.     

金属锌与PTFE改性建筑陶瓷表面的润湿性能研究

目的 结合金属锌和聚四氟乙烯(PTFE)改性技术,制备具有微纳复合结构表面的超疏水、防污染、自清洁建筑陶瓷。方法 基于现有工业陶瓷生产方法,在陶瓷釉料中掺入质量分数为60%的金属锌粉,通过高温烧结在陶瓷表面构建微纳复合结构,随后在其表面喷涂PTFE涂料进行低表面能处理,从而制得超疏水性建筑陶瓷。利用扫描电镜和光学轮廓仪,观察陶瓷表面微纳形貌。通过X射线能谱仪,对陶瓷表面的化学元素组成进行分析。使用光学测量系统,测量水滴在陶瓷表面的静态接触角和滚动角。根据测试结果分析5种烧结温度对陶瓷表面微纳结构和润湿性能的影响。结果 随着烧结温度的升高,陶瓷表面的均方根粗糙度(S_q)先增大后减小,对应的疏水性能先增强后减弱。在1 000℃(保温10 min)烧结温度下,S_q达到最大值,为(17.52±2.54)μm,表现出最优的超疏水性能,其静态接触角和滚动角分别为165.6°和8.2°,并且该表面展示出良好的防污能力和耐磨性。结论 液滴与陶瓷表面接触时,由金属锌粉烧结形成的微纳复合结构和低表面能的PTFE起耦合协同作用,陶瓷表面与液滴形成固-液-气三相复合...     

纳米WC和纳米PTFE的复合镀层微拉伸研究

采用电刷镀技术在高速钢W6M05Cr4V2材料上制备了纳米WC和纳米PTFE复合镀层。采用S-2700型扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射仪和显微硬度计分析了不同纳米PTFE含量的纳米复合镀层的表面形貌、组织结构和显微硬度。同时，通过在扫描电镜下的微拉伸试验来测定不同含量纳米PTFE和WC的纳米复合镀层的应力一应变曲线。试验结果表明：随着纳米PTFE的加入含量增加，纳米复合镀层的组织逐渐细化和致密；当纳米PTFE含量超过5g／L后，组织致密度开始下降。显维硬度也反映了先升高再下降的过程。纳米复合镀层的抗拉强度随着纳米WC和纳米PTFE含量的增加而增加，但其作用影响有逐渐减弱的作用。纳米复合镀层的组织主要由纳米颗粒和镍基体相组成。     

硅烷偶联剂对纯钛表面改性的研究

采用浸渍法将NaOH碱处理后的钛片浸入硅烷溶液中进行表面改性,可制备致密硅烷膜.利用SEM、FTIR、EDS、表面接触角分析仪等研究硅烷膜的表面形貌与结构特征.结果表明:不同浓度的硅烷溶液对硅烷膜的表面形貌、表面接触角以及表面基团的组成有较大影响;将钛片浸入浓度33%的硅烷水解溶液中,所制备的硅烷膜较完整,由许多呈脑浆状的小片构成,排列紧密,含有硅醇Si-OH和Si-O-Si网络结构,其表面接触角为71.8°     

固化剂和硅烷偶联剂对有机硅涂层性能的影响

通过控制有机硅涂料配方中固化剂和硅烷偶联剂的含量,研究它们对涂层材料的弹性模量、硬度、疏水性,以及吸水率和耐水介质浸泡性能的影响。结果表明,当固化剂含量大于4%后,随着固化剂含量的增加,涂层的弹性模量降低,邵氏硬度增加,吸水率增大;硅烷偶联剂含量的增加,有机硅涂层的弹性模量和吸水率随之增大,而邵氏硬度和水接触角减小。固化剂添加6%时涂层的弹性模量对海水浸泡最为敏感。含5%固化剂和8%硅烷偶联剂含量的有机硅涂层在海水中的稳定性明显降低。过高的固化剂添加量会导致硅氧链的交联程度增加,网状结构变密,增加涂层的硬度,不利于涂层的防污性能;过高的硅烷偶联剂添加量会导致涂层表面的亲水基团增多,水接触角降低,海洋细菌附着增加。     

Study on Properties of Conductive Adhesive Prepared with Silver Nanoparticles Modified by Silane Coupling Agent

采用经硅烷偶联剂KH-560表面改性的纳米银粉作为填料,环氧树脂为基体在180℃固化得到银导电胶。借助透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)等测试手段,对改性后纳米银粉和导电胶进行了表征。研究了银粉含量、固化时间对导电胶性能的影响。结果表明:KH-560改性后的纳米银粉平均粒径为20 nm,分散均匀;KH-560以化学键合的方式吸附在纳米银颗粒的表面。银粉含量、固化时间等均会影响导电胶的性能。当银粉含量为55%,固化时间为15 min时,导电胶的体积电阻率达最小值为2.5×10-3Ω·cm。与未做任何表面处理的纳米银粉填充的导电胶相比, KH-560改性后纳米银粉所得导电胶的电导率提高了3-5倍。     

硅烷偶联剂链长对纳米 TiO2表面改性的影响

采用具有不同链长的硅烷偶联剂KH570和KH171分别对纳米TiO2粒子进行了表面改性。采用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、透射电镜(TEM)和润湿性实验等测试。结果表明:硅烷偶联剂有机链长的空间位阻效应对纳米粒子改性起关键作用。TEM表明经长链的KH570改性纳米TiO2分散效果更佳;热重分析和润湿性实验表明当长链KH570用量为10%时,纳米粒子表面接枝率和水接触角均达到最大,分别为8.05%和76.6°;红外光谱表明长链的KH570键合强度较KH171大。     

金属表面硅烷化处理应用的研究

与磷化技术处理相比,硅烷化金属表面处理技术是一种有效的、环保的有机表面处理技术,是对金属材料表面进行有机硅烷溶液处理的过程.概述了硅烷化处理的原理及制备工艺对对硅烷膜性能的影响,并对硅烷化金属表面处理技术进行了展望.     

硅烷偶联剂KH550对正硅酸乙酯杂化涂层抗腐蚀性能的影响

利用电化学测试和扫描电镜(SEM)研究了硅烷偶联剂KH550对正硅酸乙酯(TEOS)杂化涂层的改性.结果表明:添加硅烷偶联剂能够明显提高TEOS杂化涂层的耐腐蚀性和降低涂层开裂倾向;经180℃热处理制备的KH550改性涂层性能最佳,在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流密度约为2.701×10-9 A/cm2,较铝合金基体...     

钢材表面硅烷处理后的防蚀性能

采用硫酸铜点滴、线性极化、电化学阻抗等试验,对比研究了经硅烷偶联剂(SCA)和铬酸盐表面处理后的冷轧板的耐蚀性。结果表明经硅烷偶联剂表面处理后不但提高了基材的耐蚀性能,还提高了基材与涂层结合力,起到和铬酸盐钝化相同的防护效果。该方法有望取代造成环境污染的铬酸盐钝化工艺。     

硅烷偶联剂在镁合金工序间防锈的应用研究

为解决镁合金工件在加工过程中短期存放时容易发生腐蚀的问题,在相对湿度80%和温度50℃的湿热条件下,对比了F35防锈油、KH69硅烷和KH460硅烷对AZ31镁合金的防护效果。结果表明:KH69硅烷处理后的镁合金经过15天的湿热试验,未出现肉眼可见的腐蚀,在显微镜下也只观察到轻微点蚀,与F35防锈油的防锈性能相当,且轻微的沉淀对其防锈性能影响不大;KH460硅烷处理镁合金也可获得良好的耐蚀性,但不及KH69硅烷。     

金属表面制备KH-560硅烷膜涂层的工艺研究

制备了有望取代磷化和铬酸盐钝化的KH-560硅烷膜，采用红外反射吸收光谱(RA-IR)分析KH-560硅烷膜的成分和结构、电导率法在线监测硅烷偶联剂水解程度，以涂层拉伸法测试膜的结合强度，研究了影响该硅烷膜性能的各种制备工艺条件。试验研究表明不同水解试剂、硅烷溶液的浓度、水解时间和老化温度及时间等对膜的性能都有着明显的影响，其中水解试剂(水 甲醇)、浓度10％左右、水解时间48h；老化成膜温度100～200℃、时间1h，所获硅烷膜性能较好。同时还说明，水解时间对膜性能的影响要大于浓度对膜性能的影响。     

一种多硅偶联剂的合成及其耐腐蚀性能

目的开发可独立用于金属表面防护处理的硅烷偶联剂。方法以巯丙基三甲氧基硅烷(MPS)、三乙烯基三甲基环三硅氧烷(TEMS)为反应物,通过巯基-烯烃点击化学反应,合成一种三官能度硅烷偶联剂(TSC,产率95%),在马口铁片表面得到一层致密的偶联剂防护涂层。采用FTIR、1H NMR分析合成产物的化学结构;通过XPS对涂层结构进行分析,并采用SEM对涂层形貌进行了表征;采用热重分析、极化曲线、盐雾腐蚀试验等对TSC水解液固化涂层性能进行表征。结果红外分析表明,反应后原料的双键伸缩振动吸收峰C=C、C—H、S—H均消失,说明发生了反应。核磁谱图(1H NMR)分析表明,产物结构为目标产物TSC。XPS测试结果表明,涂层与金属表面形成了Si—O—Fe共价键。TSC膜层热稳定性能优于MPS水解液膜层。盐雾加速腐蚀实验表明TSC的防护性能明显优于MPS,腐蚀速率为2.60×10-2 mm/a。TSC膜层的硬度达到了5H。SEM分析表明,TSC涂层表面较MPS平整光滑,缺陷少。结论合成了一种多硅偶联剂,该偶联剂经水解后可直接用于马口铁片表面处理与防护,防护涂层性能优异。