【摘 要】
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MoS2润滑减磨涂层具有摩擦系数低、剪切强度低,表面粘附性强等优点,被广泛应用于工业生产和机械零部件中。但是单一组分的MoS2涂层,存在耐磨性和导热性差的缺点,限制了其在高载高速条件下的应用。目前通过引入硬质颗粒、导热剂等掺杂已成为改善MoS2基复合涂层摩擦学性能的重要途径之一。本文利用喷涂法在球墨铸铁表面制备MoS2基复合涂层,引入磷化膜改善膜基结合力。对复合涂层形貌和在不同服役条件下的摩擦磨损
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MoS2润滑减磨涂层具有摩擦系数低、剪切强度低,表面粘附性强等优点,被广泛应用于工业生产和机械零部件中。但是单一组分的MoS2涂层,存在耐磨性和导热性差的缺点,限制了其在高载高速条件下的应用。目前通过引入硬质颗粒、导热剂等掺杂已成为改善MoS2基复合涂层摩擦学性能的重要途径之一。本文利用喷涂法在球墨铸铁表面制备MoS2基复合涂层,引入磷化膜改善膜基结合力。对复合涂层形貌和在不同服役条件下的摩擦磨损性能进行了研究。通过引入硬质颗粒氧化铝、导热剂石墨掺杂,改善MoS2基复合涂层的摩擦磨损性能,并进一步阐明了氧化铝填料的耐磨机理,以及石墨、二硫化钼的协同润滑机制,主要研究内容如下:通过引入“四合一”磷化膜,显著提升了复合涂层与基体的结合力;对单一组分的MoS2复合涂层在不同服役条件下的摩擦磨损性能研究发现:在高载条件下,单一组分的MoS2基复合涂层显微硬度较低,此时具有较高的磨损体积和磨损率,且涂层产生了大面积剥落的现象,耐磨性较差;在高速条件下,由于复合涂层导热性能较差,由高速摩擦产生的大量摩擦热加剧了涂层的磨损,此时复合涂层磨损率较高,耐磨性较差。针对MoS2基复合涂层显微硬度低,耐磨性差的缺点,通过硬质颗粒氧化铝的掺杂,显著提升了复合涂层的显微硬度,进而提高了复合涂层在低速高载条件下的耐磨性;并对氧化铝粒径和掺杂量进行了探究,结果表明3%-8μm Al2O3/MoS2复合涂层具有最优异的耐磨性能。针对MoS2基复合涂层导热性差,低载高速条件下磨损率较高的缺点,通过导热剂石墨掺杂,显著提升复合涂层的导热性能和耐磨性能,并对石墨粒径和掺杂量进行了探究。结果表明3%-10μm C/MoS2复合涂层具有最优的摩擦学性能,此时石墨和二硫化钼可以起到良好的协同润滑机制;在高载高速条件下氧化铝和石墨共掺杂的Al2O3/C/MoS2复合涂层具有最优异的耐磨性,复合涂层的磨损机制主要为粘着磨损,同时含有磨粒磨损。本文创新性的通过氧化铝和石墨共掺杂,显著提升了MoS2基固体润滑涂层在高载高速条件下的耐磨性能,并对硬质颗粒和导热剂/固体润滑剂掺杂MoS2基固体润滑涂层的润滑减磨机理进行了探讨。
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