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现代船舶和海洋作业平台等高端装备技术近年来迅猛发展,越来越多的运动结构直接采用海水作为润滑剂,以简化运动机构的润滑与密封设计并避免因润滑油泄露引起的水资源污染。然而,海水介质中材料的腐蚀、磨损以及两者的交互促进作用对海水润滑机构的使用寿命和可靠性提出严峻挑战。聚合物基纳米涂层由于其自润滑、性能可设计和减振降噪等优异性能,使得其在水润滑运动机构的防腐和摩擦学设计中发挥着愈加重要的作用。目前学者们的研究主要集中在聚合物纳米涂层的腐蚀行为或摩擦学行为,而对防腐耐磨功能一体化聚合物纳米涂层的公开报导还很少,本课题主要是对聚合物纳米复合涂层的耐磨防腐一体化进行研究,相关研究成果对海洋设备运动机构的设计和应用具有一定的参考价值。本研究主要以功能化处理后的氧化石墨烯纳米片(GO)、碳化硅纳米颗粒(Si C)、二氧化钛纳米颗粒(TiO2)、聚苯胺(PANi)等为聚合物复合涂层的功能性填料,研究了不同的纳米颗粒对聚合物复合涂层在海水润滑条件下摩擦性能的影响;并测试了不同的聚合物复合涂层在3.5wt%Na Cl溶液中的防腐性能,探讨了不同的纳米颗粒对聚合物复合涂层腐蚀行为的影响。利用SEM、TEM、FTIR、RS等表面分析技术,通过对聚合物涂层下金属表面腐蚀形貌和聚合物涂层-金属摩擦副表面转移膜的微/纳米结构进行深入研究,揭示了在海水润滑条件下转移膜的纳米结构及其润滑特性的影响机制以及聚合物涂层防腐机理。通过试验分析得出的主要结论有:(1)GO、TiO2、PANi三种填料均对聚合物涂层的防腐性能有显著提高。GO-IL纳米片掺入涂层能够显著提高涂层防腐性能,但研究发现将0.5wt%GO-IL和0.5wt%PANi共同掺入涂层,聚合物涂层的防腐性能最高即两者防腐协同效果最好,阻抗模量达到1010Ωcm2;而10wt%TiO2和0.5wt%GO-IL同时掺入涂层协同防腐效果较差。在同时掺入0.5wt%GO-IL和0.5wt%PANi基础上再加入7.5wt%增强纤维(SCF)和9wt%固体润滑剂(Gr),研究发现后两者对聚合物复合涂层的防腐性能不产生负面影响;而在0.5wt%GO-IL和0.5wt%PANi基础上,3wt%Si C的加入聚合物涂层会降低涂层的防腐性能。(2)海水润滑条件下,增强纤维(SCF)和固体润滑剂(Gr)可显著提高聚合物材料的耐磨性;由于GO纳米填料的已剪切性能和良好的分散显著增强了摩擦副润滑性能和涂层耐磨性;而0.5wt%PANi和0.5wt%GO-IL同时加入会降低涂层耐磨性能,但PANi对聚合物复合涂层的摩擦性能没有较大消极作用。再将7.5wt%SCF、9wt%Gr和0.5wt%GO-IL、0.5wt%PANi共同掺入的涂层耐磨性能和润滑性能最好,低于纯环氧的比磨损率一个数量级。0.5wt%GO-IL/0.5wt%PAN/7.5wt%SCF/9wt%Gr/EP涂层在具有较高防腐性能的同时也具备较好的耐磨性即防腐耐磨一体化的涂层。(3)同时掺入0.5wt%GO-IL和0.5wt%PANi涂层防腐效果最好,主要机理是GO-IL良好的分散使腐蚀物质渗透路径更加曲折以及PANi在涂层和金属基底界面形成钝化层的协同作用。分析摩擦界面形成的转移膜发现,在摩擦副表面能够形成稳定均一的具有润滑特性的转移膜,该转移膜能够有效的提高边界、混合润滑状态下聚合物复合材料摩擦学性能,并可以抑制金属对偶磨损腐蚀。