聚酰亞胺基復(fù)合潤(rùn)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(qiáng)度高等優(yōu)異的性能而被廣泛應(yīng)用在航空航天、軍工、汽車、電子電氣等工業(yè)領(lǐng)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(rùn)滑等缺點(diǎn)，不僅縮小了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域，還縮短了鋁合金制件的服役壽命。因此對(duì)鋁合金表面進(jìn)行潤(rùn)滑改性處理就顯得尤為重要。針對(duì)無油、高溫、真空、高負(fù)載、強(qiáng)輻射等極端苛刻工況條件下使用的設(shè)備，傳統(tǒng)的油潤(rùn)滑（礦物油、植物油和合成油）和脂潤(rùn)滑應(yīng)經(jīng)無法滿足需求，而固體潤(rùn)滑材料則體現(xiàn)

2、出了它的獨(dú)特優(yōu)越性。因此在鋁合金表面制備出具有良好潤(rùn)滑性能和綜合性能的固體潤(rùn)滑涂層具有重要意義和研究?jī)r(jià)值。
　　近年來，聚酰亞胺（Polyimide, PI）因具有突出的熱穩(wěn)定性、機(jī)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(yīng)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(jī)粘結(jié)劑，以二硫化鉬和石墨為無機(jī)固體潤(rùn)滑劑，利用簡(jiǎn)單有效的旋涂工藝在鋁合金表面制備了聚酰亞胺基復(fù)合

3、潤(rùn)滑薄膜。根據(jù)GB/T9286-1998百格測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定了復(fù)合潤(rùn)滑薄膜對(duì)鋁合金基體的附著力；采用FTIR、XRD、SEM、TGA和納米壓痕法對(duì)復(fù)合潤(rùn)滑薄膜的結(jié)構(gòu)、物相和性能進(jìn)行了表征；并利用UMT-3和MG-2000型的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試了各種潤(rùn)滑薄膜的摩擦系數(shù)。主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)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(fù)合

4、潤(rùn)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(jī)填料和有機(jī)粘結(jié)劑之間的相容性很好。所制備的薄膜對(duì)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(rùn)滑膜使用。并分別探討了不同MoS2含量和不同Graphite含量對(duì)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(fù)合薄膜的摩擦系數(shù)都能夠得到

5、顯著的下降。對(duì)于PM復(fù)合薄膜來說，隨著MoS2含量的增加，復(fù)合薄膜的摩擦系數(shù)先下降后上升。而對(duì)于PG復(fù)合薄膜來說，復(fù)合薄膜的摩擦系數(shù)先下降后保持低位穩(wěn)定。通過對(duì)不同薄膜的摩擦劃痕寬度進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)MoS2和Graphite的添加量在小于20wt％時(shí)，PM和PG薄膜都能表現(xiàn)出良好的耐磨性；而當(dāng)MoS2和Graphite添加量繼續(xù)增大時(shí)，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(duì)兩種薄膜的摩

6、擦磨損機(jī)理進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討。
　　采用直接分散法制備了同時(shí)含有MoS2和Graphite顆粒的三元體系聚酰亞胺基復(fù)合潤(rùn)滑薄膜（MoS2/Gr/PI，PMG）。并分別與PI、PM和PG薄膜的熱學(xué)性能、力學(xué)性能、摩擦學(xué)性能進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果顯示，由于MoS2和Graphite協(xié)同效應(yīng)的存在，PMG薄膜具有最好的熱學(xué)穩(wěn)定性和最大的彈性模量。同時(shí)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(shí)還具有很好的耐磨性。