新型长寿命固体润滑涂层的研制及其油润滑下摩擦学性能研究

Solid lubricant coatings are widely used in many high technology fields to solve tribological problems, such as wear, lubrication, adhesion and scuffing of mechanisms encountering extreme environments and severe operating conditions, which would increase the stability and dependability of the mechanisms. Alone with the increasing application of the coatings in oil lubrication conditions, it is exigent to investigate the tribological behaviors of the solid lubricant coatings under oil lubrication. By means of adjusting compatibility and cooperativity between solid lubricant coating and lubricant oil, a new-style solid lubricant coating with long life and good tribological performance is designed and prepared through resin doping, components adjusting and nanoparticles composite technology. The effects of chemical component, microcosmic configuration，prepared technology, and the viscosity and polarity of the oils on the tribological behaviors of the coating under oil lubrication are studied, and the abrasion mechanism of the coating under oil lubrication is discussed. Through this study, the pivotal technique of the coating preparation is acquired, which would provide a frame of reference to the exploitation of coatings with excellent tribological performance and high dependability.

固体润滑涂层在高技术领域有着广泛的应用，对于解决在极端苛刻工况条件下的磨损和润滑问题、提高设备运行的稳定性和可靠性具有十分重要的意义。随着固体润滑涂层在润滑油环境下实际应用的不断增多，其在油润滑下的摩擦学行为研究也就显得越来越重要。因此本项目拟针对固体润滑涂层与润滑油之间的相容性和协同性问题，开展高性能固体润滑涂层的设计、制备及其在油润滑下的摩擦学性能研究，通过树脂改性和组分控制及纳米填料复合技术，研制油润滑下新型长寿命的固体润滑涂层材料。研究固体润滑涂层的化学组成、微观结构、制备工艺及润滑油的粘度和极性对油润滑下涂层摩擦学性能的影响，探索涂层与润滑油之间相互影响的内在联系及作用机理，形成油润滑下具有优异摩擦磨损性能的固体润滑涂层材料的关键制备技术，为研发性能优异的高可靠性固体润滑涂层材料提供理论依据和技术支撑。

粘结固体润滑涂层在高技术领域有着广泛的应用，对于解决在极端苛刻工况条件下的磨损和润滑问题、提高设备运行的稳定性和可靠性具有十分重要的意义。由于现代装备使用的涂层常在润滑油环境下使用，因此急需研制新型长寿命的涂层材料并对其在油润滑下的摩擦学行为进行研究。针对上述需求，开展了长寿命涂层材料的设计、制备及其在油润滑下的摩擦学性能研究。主要研究内容包括：1.AG-80环氧树脂改性聚酰亚胺的低温固化研究，并考察了改性树脂制备的涂层经润滑油浸泡后的理化性能。结果表明，用环氧树脂改性后的聚酰亚胺在170℃就可以完全固化，改性树脂制备的涂层具有良好的耐油性能，经RP-3航空煤油、液体石蜡、柴油、硅油浸泡24h后，涂层的理化性能未发生变化。2. 针对PI/EP-PTFE涂层体系，开展了LaF3、原位合成Ag纳米粒子填充涂层在干摩擦及RP-3航空煤油润滑下的摩擦学性能研究。结果表明：LaF3、Ag纳米粒子可以在涂层中均匀分散，并显著提高涂层的显微硬度，降低涂层的摩擦系数和提高涂层的耐磨寿命。此外，由于RP-3航空煤油良好的润滑和冷却作用，与干摩擦下相比，涂层在RP-3航空煤油润滑下展示出良好的抗磨减摩性能。3. 对PI/EP-PTFE涂层在RP-3航空煤油、0＃柴油、液体石蜡和SG 15W-40机油润滑下的摩擦学性能进行了对比研究。结果表明：涂层在4中润滑油下的摩擦系数基本不变，表明涂层处在典型的边界润滑状态。此外，涂层的耐磨寿命与润滑油的粘度有很大的关系，只有在适当的粘度下，例如柴油、液体石蜡，涂层的耐磨性能最佳。4. 针对PI/EP-MoS2涂层体系，开展了聚四氟蜡（PFW）填充涂层的摩擦学性能研究。结果表明：由于PFW良好的润滑性能，适当的添加PFW可以在保持涂层良好的抗磨性能的基础上，有效的降低涂层的摩擦系数。通过上述研究，形成了油润滑下具有优异摩擦磨损性能的粘结固体润滑涂层材料的关键制备技术，并发展出了几种油润滑下良好摩擦学性能的涂层材料，为解决我国对高性能润滑涂层材料的需求奠定了重要的基础。