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粘結(jié)PTFE基固體潤滑涂層在油潤滑下的摩擦學(xué)性能

文檔作者：楊瑞杰冶銀平萬宏啟周惠娣陳建敏文檔來源： 1．蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 2．中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2022年11月06日
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，
| 臻 囂
粘結(jié)PTFE基固體潤滑涂層在
油潤滑下的摩擦學(xué)性能
楊瑞杰 ，冶銀平 。萬宏啟 ，周惠娣 ，陳建敏。
(1．蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，甘肅蘭州730000；
2．中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州730000)
[摘 要] 為了使粘結(jié)固體潤滑涂層廣泛應(yīng)用于高新技術(shù)領(lǐng)域，探討了不同滑移速度和載荷下聚酰亞胺粘結(jié)聚四
氟乙烯(PTFE)基固體潤滑涂層干摩擦和油潤滑時的摩擦磨損性能，并對涂層與油復(fù)合潤滑的機(jī)理進(jìn)行了初步探
討。結(jié)果表明：隨載荷、滑移速度變化，該粘結(jié)固體潤滑涂層千摩擦和油潤滑下的摩擦系數(shù)均變化不大；油潤滑下
涂層的摩擦系數(shù)明顯低于干摩擦下的；在低載(320 N)、低速(1．55 m／s)下潤滑油使涂層表現(xiàn)出很好的摩擦磨損性
能，但在高載(620 N)、高速(2．58 m／s)下潤滑油反而會使涂層的摩擦磨損性能降低。
[關(guān)鍵詞] 粘結(jié)固體潤滑涂層； FE；摩擦磨損；油潤滑；干摩擦
[中圖分類號]TH117．1 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B [文章編號]1001—1560(2011)08—0066—03
0 前言 了初步探討。
粘結(jié)固體潤滑涂層是將固體潤滑劑分散于有機(jī)或
無機(jī)粘結(jié)劑中，再用類似于油漆涂裝的工藝在摩擦件
表面制備而得的涂層。這種涂層性能優(yōu)異，在民用機(jī)
械、空間技術(shù)等方面得到了廣泛應(yīng)用。目前，粘結(jié)固體
潤滑涂層在干摩擦下的摩擦學(xué)性能已有大量研
究¨ J。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，粘結(jié)固體潤滑涂層在
干摩擦下已難以滿足極端苛刻的工況條件(高溫、高載
荷、高速)，而且在一些應(yīng)用領(lǐng)域其不可避免地會與各
種機(jī)油發(fā)生接觸，因此粘結(jié)固體潤滑涂層與介質(zhì)復(fù)合潤
滑的研究日益受到關(guān)注 。粘結(jié)聚四氟乙烯(哪E)
基固體潤滑涂層具有優(yōu)異的耐腐蝕性、耐候性以及穩(wěn)
定的化學(xué)惰性和低摩擦系數(shù)¨ ，但其在油潤滑下的
摩擦學(xué)性能還未見報道，這極大地限制了這類涂層材
料在高新技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
為此，本工作研究了聚酰亞胺粘結(jié)聚四氟乙烯
(PTFE)基固體潤滑涂層在油潤滑下的摩擦磨損性能，
考察了不同滑移速度和載荷下涂層干摩擦和油潤滑時
的摩擦磨損性能，并對涂層與油復(fù)合潤滑的機(jī)理進(jìn)行
[收稿13期]
[基金項(xiàng)目]
[通信作者]
201l—O3—22
國家973計劃(2007CB607601)；國家創(chuàng)新研
究群體科學(xué)基金(50421502)資助項(xiàng)目
陳建敏(1959一)，博導(dǎo)，主要從事表面工程技
術(shù)研究，E-mail：chenjm@lzb．a(chǎn)c．cn
1 試驗(yàn)
1．1 粘結(jié)固體潤滑涂層的制備
基材為GCrl5鋼，尺寸西49．0 inln X 12．7 InlTl，噴砂
處理至表面粗糙度為0．4—0．8 m，再用丙酮超聲清洗。
將固體組分聚四氟乙烯(PI'FE，粒徑≤5 txan)、三氧
化二銻(Sb：O，，粒徑≤10 )和三氟化鈰(CeF3，粒徑≤
10 tun)進(jìn)行球磨分散，然后與溶解好的聚酰亞胺樹脂
(PI)充分混合，得到唧基固體潤滑涂料，其化學(xué)成分
(質(zhì)量分?jǐn)?shù))如下：7．O％ PI'FE，1．0％ Sb O ，0．7％CeF，，
10．O％ PI，余量為溶劑(由N一甲基吡略烷酮、二甲苯、
N，N一二甲基乙酰胺按體積比1：1：1配制而成)。
用荷花No．2型噴槍在空氣壓力1．5—2．0 MPa下
將涂料噴涂到試件表面，150℃ 固化0．5 h后再于170
℃固化1．0 h，隨烘箱冷卻，所得涂層表面粗糙度為
1．5～2．0 m，厚度(25±5)Ixm。
1．2 摩擦磨損性能測試
涂層的摩擦磨損試驗(yàn)在MHK．500型摩擦磨損試
驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行：上試樣為涂層試樣，下試樣為45鋼塊
(尺寸l2．7 mm×12．7 mm X 19．0 mm，表面粗糙度約
0．035 m)，兩者為線接觸，l5—25℃，大氣環(huán)境(空氣
相對濕度40％ ～50％)，速度1．55—3．09 m／s，載荷
320～620 N。涂層油潤滑試驗(yàn)：將潤滑油點(diǎn)滴至摩擦
材 料 偶 i 托
臻{o {聰秘 ◇孫 }
接觸處(1O～20~／min)，其他條件與干摩擦?xí)r一樣。
以單位涂層對應(yīng)的滑動行程表示涂層的耐磨性。采用
SM一5600LV／Kevex EDXA掃描電子顯微鏡(SEM)觀察
涂層磨損后的形貌。采用STM6型奧林巴斯光學(xué)顯微
鏡觀察金屬對偶塊的形貌。
2 結(jié)果與討論
2．1 涂層的摩擦系數(shù)
圖1為涂層在干摩擦和油潤滑下于不同載荷、滑
移速度時的摩擦系數(shù)。從圖1可以看出：載荷、滑移速
度變化時涂層的摩擦系數(shù)變化不大，尤其是在油潤滑
l司載荷、滑移速度時的摩擦系數(shù)
2．2 涂層的耐磨壽命
圖2為涂層在干摩擦和油潤滑下于不同載荷、滑
移速度時的耐磨壽命。從圖2a可以看出：涂層耐磨壽
命隨載荷的增大而降低；當(dāng)載荷為320 N時，涂層油潤
滑下的耐磨壽命約是干摩擦的3倍；載荷大于320 N時，
涂層油潤滑下的耐磨壽命反而低于干摩擦下的。從圖
2b可以看出：涂層的耐磨壽命隨滑移速度增大而降低；
當(dāng)滑移速度為1．55 m／s時，涂層油潤滑下的耐磨壽命約
是干摩擦下的1．5倍；當(dāng)滑移速度大于1．55 m／s時，涂層
油潤滑下的耐磨壽命反而低于干摩擦下的。
f
E
i
●
E
窿
F／N vl(m‘s。)
(a)不同載倚(滑移速度2 58 m／s) (b)不同滑移速度(載簡620 N)
圖2 涂層在干摩擦和油潤滑下
不同載荷、滑移速度時的耐磨壽命
2．3 涂層的摩擦磨損機(jī)理
圖3為涂層在干摩擦和油潤滑下于不同載荷、滑
移速度時的磨痕表面SEM形貌。載荷320 N、滑移速
度2．58 m／s時干摩擦和油潤滑下涂層磨損表面形貌差
別不大，均較光滑平整(見圖3a，3b)。載荷620 N、滑
移速度1．55 m／s時干摩擦和油潤滑下涂層磨損表面形
貌的差別也不明顯(見圖3c，3d)。載荷620 N、滑移速
度2．58 m／s時干摩擦和油潤滑下涂層磨損表面形貌明
顯不同，前者有磨屑堆積，后者存在大量微裂紋和裂縫
(見圖3e，3f)，高載、高速下潤滑油反而降低了涂層的
抗磨性能。
(e1干摩擦，620 N，2．58 m／s (n油潤滑，620 N，2．58 m／s
圖3 涂層磨痕表面的SEM形貌
低載、低速下油膜的存在使涂層與對偶塊接觸區(qū)
域大幅度降低，同時潤滑油摩擦?xí)ё咭徊糠譄崃?，?
低了摩擦熱對涂層的影響 J，從而提高耐磨壽命。在
高載、高速下，潤滑油被擠出或甩出摩擦界面；另外，大
量的摩擦熱降低了潤滑油的稠度，使摩擦界面近似處
于干摩擦狀態(tài)，接著潤滑油侵入由干摩擦所產(chǎn)生的微
裂紋，微裂紋逐漸擴(kuò)展，最終涂層大片剝落，造成磨損
加劇。
圖4為涂層干摩擦和油潤滑時(載荷320 N、滑移速
度2．58 m／s)金屬對偶塊表面的光學(xué)顯微形貌。從圖4
可以看出：在干摩擦和油潤滑下對偶塊表面均有轉(zhuǎn)移膜
產(chǎn)生。在干摩擦下，轉(zhuǎn)移膜的形成可以起到很好的減摩
一一一一 呲 ㈣ 一
l l
越 掰 強(qiáng) 移
抗磨作用；而在低載、低速油潤滑下，油和轉(zhuǎn)移膜的復(fù)合
作用使涂層能達(dá)到更好的減摩抗磨效果。
[5]
[6]
a)十摩擦 (h)油潤滑 [7]
罔4 干摩擦和油潤滑時金屬對偶塊表面轉(zhuǎn)移膜的顯微形貌
3 結(jié)論 [8]
(1)載荷、滑移速度變化時，涂層的摩擦系數(shù)的變
化不大；涂層油潤滑下的摩擦系數(shù)明顯低于干摩擦下
的摩擦系數(shù)。 ，
(2)與干摩擦相比，在高載、高速下潤滑油會加速
對涂層的破壞，而在低載、低速下潤滑油和轉(zhuǎn)移膜的復(fù)
合作用使涂層達(dá)到更好的減摩抗磨效果。
[ 參考文獻(xiàn)]
[1] 肖軍，周惠娣，李鐵虎，等．導(dǎo)彈發(fā)射裝置滑軌表面
MoS：干膜防護(hù)高溫高速兩相燃?xì)饬鲬?yīng)用研究[J]．摩
擦學(xué)學(xué)報，2003，23(5)：435～440．
[2] 鄭友華，李冀生，王美玲．FM-510型粘結(jié)固體潤滑涂層
的摩擦性能[J]．摩擦學(xué)學(xué)報，1998，18(4)：373—376．
[3] Song H J，Zhang Z z．Investigation of the tribological prop—
erties of polytluowax／polyurethane composite coatings filled
with several micro．particulates[J]．MmefiMs Science and
Engineering A，2006，424(1—2)：340—346．
[4] Ye Y P，Chen J M，Zhou H D．Influence of nanometer
lanthanum fluoride on friction and weal"behaviors 0f bonded
(上接第27頁)
[2] 王曉穎．有機(jī)涂層鋼板生產(chǎn)線主要工藝[J]．重型機(jī)械，
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
molybdenum disulfide solid lubricating films[J]．Surface
and Coatings Technology，2009，203：1 121～1 126．
Xu J，Zhu M H．Zhou Z R．Fretting weal"behavior of
PTFE—based bonded solid lubrication coatings[J]．Thin
Solid Film，2004，457：320～325．
徐進(jìn)，朱曼昊，周仲榮．粘結(jié)石墨固體潤滑涂層微動
磨損性能研究[J]．機(jī)械工程材料，2004，28(10)：7～
l0．
朱曼昊，周惠娣，陳建敏，等．二硫化鉬粘結(jié)固體潤滑
涂層的徑向和切向微動損傷的比較研究[J]．摩擦學(xué)學(xué)
報，2002，22(1)：14—18．
Song H J，Zhang Z Z，Luo Z Z．Efects of solid lubricants
on friction and weal"behaviors of the phenolic coating under
diferent friction conditions f J]．Surface and Coatings Teeh．
nology ，2006，201：2 760～2 767．
Song H J，Zhang Z Z。Men X H．The tribological behaviors
of the polyurethane coating filled with nano—SiO2 under different
lubrication conditions[J]．Composites：Applied Science
and Manufacturing，2008，39：188～194．
冶銀平，陳建敏，周惠娣．粘結(jié)固體潤滑涂層在油潤滑
條件下的摩擦學(xué)性能[J]．潤滑與密封，2007，32(9)：
10～19，
徐進(jìn)，朱曼昊，劉捍衛(wèi)，等．濕度、溫度及潤滑油對粘
結(jié)MoS 固體潤滑涂層微動磨損壽命的影響[J]．機(jī)械
工程材料，2003，27(9)：21～23．
徐軍．固體潤滑涂料[J]．材料保護(hù)，1996，29(4)：37．
周兆福，田 軍，徐錦芬．常溫固化耐磨重防腐涂料
[J]．腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，1994，6(4)：370—371．
楊中東，陳淑華，樊占國，等．PI'FE固體潤滑膜技術(shù)及
其應(yīng)用[J]．電鍍與涂飾，2003，22(5)：30～33．
楊軍，劉艷．聚四氟乙烯不粘涂層的研究[J]．紙
和造紙，2004(6)：49—52． [編校：鄭霞】
2005(5)：5—8． [8]
趙金榜．彩涂板、彩涂板涂料和工藝的現(xiàn)狀及其發(fā)展
[J]．現(xiàn)代涂料與涂裝，2006(1)：43—47．
宋加．彩涂板技術(shù)發(fā)展及我國生產(chǎn)概況[J]．軋鋼， [9]
2002，19(1)：28～3O．
王美殉，施國蘭．彩涂板發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析[J]．安徽
冶金，2005(3)：35～37．
Mc Cafeay E．Acid．b鵲e efects in Dolymer adhesion at [10]
metal surfaces[J]．J Adhes Sci Techn，2002，16(3)：
239—245．
Lee H Y．Qu J M．Mierostructure，adhesion strength and
failure path at a polymer／roughened metal interface[J]，J
Adhes Sci Techn，2003，17(2)：195～215．
Kim S R，Naim J A．Fracture mechanics analysis of coat—
ing／substrate systems．Part II：Experiments in bending[J]．
Engineering Fracture Mechanics，2000，65：595—607．
Whitten M C．“n C T．Coating performance of polyestermela
mine enamels catalyzed by an in-·situ phosphatizing re·-
agent on aluminum [J]．Ind Eng Chem Res，1999，38
(10)：3 903—3 910．
王雷，孫杰，安成強(qiáng)．粗糙度對彩色涂層與基體間附
著力的影響[J]．電鍍與精飾，2010，32(5)：41—43．
[編校：魏兆軍]
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