润滑减摩涂层(Lubricating Anti-Friction Coating)能够改善基体材料耐腐蚀性能差、润滑效果差和磨损量高等问题,提高工件的精度和使用寿命,得到越来越多科研人员的广泛关注。目前,固体润滑剂二硫化钼(MoS2)润滑减摩涂层,因其热稳定好、剪切强度低、摩擦系数低和表面粘附力强等优点而被广泛应用,但是高速磨损环境下产生的大量摩擦热会破坏涂层中的有机物,进而影响涂层的连续性和完整性,加速了涂层的磨损。因此,MoS2润滑减摩涂层的耐磨性和导热性能仍有待进一步提升。为了同时实现提升涂层耐磨性能和导热性能的目的,本文将磷化工艺和掺杂改性相结合,在铝合金基体表面制备硬质颗粒(球形Al2O3)和导热剂(胶体石墨)协同掺杂的MoS2复合涂层,以获得耐磨性能与导热性能俱佳的润滑减摩复合涂层。具体方法为:采用溶液浸渍法对铝合金基体进行磷化处理,研究了磷化膜对基体耐腐蚀性和MoS2涂层膜基结合力的影响;利用空气压缩机在附有磷化膜的基体上喷涂制备MoS2/球形Al2O3和MoS2/球形Al2O3/石墨复合涂层,研究了硬质颗粒掺杂和硬质颗粒+导热剂共掺杂对复合涂层微观组织结构和摩擦磨损性能的影响,并确定高速磨损条件下复合涂层的最佳配方。研究结果表明,利用磷化工艺可制备得到连续均匀的多孔磷化膜,其中铝合金锌系磷化膜孔径约为1 μm,孔隙率最高,可大幅提高铝合金基体和MoS2涂层的接触面积;同时磷化膜破坏时间约为45 s,磷化膜耐腐蚀性能最优。利用空气喷涂法制备的MoS2/球形Al2O3复合涂层成分均匀,其中球形Al2O3直径约为3-5 μm,均匀分散于涂层内部且无团聚现象,复合涂层较未掺杂MoS2涂层显微硬度提升约240%,摩擦系数降低约18%,磨痕宽度变小,耐磨性能明显提升。通过胶体石墨和球形Al2O3共掺杂改性制备所得MoS2/球形Al2O3/C复合涂层导热性能和显微硬度明显提高,硬质颗粒和导热剂的协同作用显著提升了MoS2复合涂层摩擦磨损性能。在高速磨损(560rpm)条件下,质量比为6:2:3的复合涂层摩擦学性能最佳,摩擦系数较MoS2涂层降低约60%,磨痕截面积降低约40%,耐磨性能明显提升。由于时间原因,本文未对MoS2润滑减摩涂层的疲劳寿命和导热性能进行系统表征,对导热性能影响MoS2润滑减摩涂层摩擦磨损性能的规律研究不足。