聚酰亞胺基復合潤滑薄膜的制備與摩擦性能研究.pdf

1、鋁合金因具有密度小、比強度高等優(yōu)異的性能而被廣泛應用在航空航天、軍工、汽車、電子電氣等工業(yè)領域中。但是鋁合金存在著表面硬度低、摩擦系數(shù)高、耐磨性和耐蝕性差、容易拉傷和難以潤滑等缺點，不僅縮小了鋁合金的應用領域，還縮短了鋁合金制件的服役壽命。因此對鋁合金表面進行潤滑改性處理就顯得尤為重要。針對無油、高溫、真空、高負載、強輻射等極端苛刻工況條件下使用的設備，傳統(tǒng)的油潤滑（礦物油、植物油和合成油）和脂潤滑應經(jīng)無法滿足需求，而固體潤滑材料則體現(xiàn)

2、出了它的獨特優(yōu)越性。因此在鋁合金表面制備出具有良好潤滑性能和綜合性能的固體潤滑涂層具有重要意義和研究價值。
　　近年來，聚酰亞胺（Polyimide, PI）因具有突出的熱穩(wěn)定性、機械性能、抗輻射性、耐溶劑性能，且在高溫、高低壓和高速等極端環(huán)境下具有良好的摩擦磨損性能而被廣泛應用于摩擦元件基體材料。因此本文以聚酰亞胺前驅(qū)體聚酰胺酸為有機粘結(jié)劑，以二硫化鉬和石墨為無機固體潤滑劑，利用簡單有效的旋涂工藝在鋁合金表面制備了聚酰亞胺基復合

3、潤滑薄膜。根據(jù)GB/T9286-1998百格測試標準測定了復合潤滑薄膜對鋁合金基體的附著力；采用FTIR、XRD、SEM、TGA和納米壓痕法對復合潤滑薄膜的結(jié)構(gòu)、物相和性能進行了表征；并利用UMT-3和MG-2000型的摩擦磨損試驗機測試了各種潤滑薄膜的摩擦系數(shù)。主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　采用直接分散法分別制備了不同MoS2含量和不同Graphite含量的MoS2/PI（PM）和Graphite/PI（PG）二元體系復合

4、潤滑薄膜。結(jié)果表明，MoS2和Graphite顆粒都能夠很好的分散在PI基體中，無機填料和有機粘結(jié)劑之間的相容性很好。所制備的薄膜對鋁合金基體都有著良好的附著力。與純PI膜相比較，PM和PG薄膜具有更好的熱穩(wěn)定性，其中以PG膜的耐熱性最好，它們可以作為一種很好的耐熱潤滑膜使用。并分別探討了不同MoS2含量和不同Graphite含量對PM薄膜和PG薄膜的摩擦性能的影響。結(jié)果顯示，相較于純PI薄膜而言，PM和PG復合薄膜的摩擦系數(shù)都能夠得到

5、顯著的下降。對于PM復合薄膜來說，隨著MoS2含量的增加，復合薄膜的摩擦系數(shù)先下降后上升。而對于PG復合薄膜來說，復合薄膜的摩擦系數(shù)先下降后保持低位穩(wěn)定。通過對不同薄膜的摩擦劃痕寬度進行計算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當MoS2和Graphite的添加量在小于20wt％時，PM和PG薄膜都能表現(xiàn)出良好的耐磨性；而當MoS2和Graphite添加量繼續(xù)增大時，PM薄膜繼續(xù)保持著優(yōu)異的耐磨性，而PG薄膜的耐磨性則急劇的下降。根據(jù)上述研究，最后還對兩種薄膜的摩

6、擦磨損機理進行了簡單的探討。
　　采用直接分散法制備了同時含有MoS2和Graphite顆粒的三元體系聚酰亞胺基復合潤滑薄膜（MoS2/Gr/PI，PMG）。并分別與PI、PM和PG薄膜的熱學性能、力學性能、摩擦學性能進行了對比分析。結(jié)果顯示，由于MoS2和Graphite協(xié)同效應的存在，PMG薄膜具有最好的熱學穩(wěn)定性和最大的彈性模量。同時PMG薄膜摩擦特性兼具PM和PG薄膜的摩擦特性，在有效降低摩擦系數(shù)的同時還具有很好的耐磨性。