[發(fā)明專(zhuān)利]一種LIS涂層及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110183684.3
• 申請(qǐng)日: 2021-02-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112812628A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫大陟;孫浩洋;雷凡;李丹丹
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南方科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C09D127/18
• 分類(lèi)號(hào): C09D127/18;C09D7/62;C09D5/08;C09J163/02;C09J11/04;C10M169/04;C10N30/04;C10N30/06;C10N30/12
• 代理公司: 北京品源專(zhuān)利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發(fā)明提供了一種LIS涂層及其制備方法和應(yīng)用，所述LIS涂層包括潤(rùn)滑油和固體涂層，所述固體涂層包括依次層疊設(shè)置的低表面能層和復(fù)合粘接層，所述潤(rùn)滑油浸潤(rùn)在所述低表面能層中；所述低表面能層的組成包括GrF和PTFE。本發(fā)明提供的LIS涂層摩擦系數(shù)低，化學(xué)穩(wěn)健性好，防腐蝕性高，在摩擦學(xué)領(lǐng)域和金屬腐蝕防護(hù)領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于潤(rùn)滑材料領(lǐng)域，具體涉及一種LIS涂層及其制備方法和應(yīng)用，尤其涉及一種低摩擦系數(shù)的LIS涂層及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

減少摩擦磨損在生產(chǎn)生活中是很有必要的，因?yàn)樗鼈兺ǔ?huì)導(dǎo)致零件失效、能源消耗過(guò)大和溫室氣體排放，甚至是嚴(yán)重的災(zāi)害等。因此，降低機(jī)械能耗、延長(zhǎng)設(shè)備壽命是重要的策略。液體和油脂基潤(rùn)滑油通常用于通過(guò)制造一層薄液膜來(lái)隔離摩擦部件來(lái)減少移動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的摩擦和磨損。最近研究發(fā)現(xiàn)，一些水和油基潤(rùn)滑油表現(xiàn)出超潤(rùn)滑性。然而，這種超潤(rùn)滑狀態(tài)通常涉及摩擦反應(yīng)和特殊材料的表面吸附。因此，它需要特定的摩擦副，并且經(jīng)常涉及到腐蝕性添加劑，這就導(dǎo)致了摩擦副的腐蝕，限制了這些潤(rùn)滑劑的應(yīng)用范圍。此外，潤(rùn)滑油泄漏和在極端條件下(如真空、低溫或高溫)失效也是液體和油脂基潤(rùn)滑油的常見(jiàn)問(wèn)題。

作為另一種重要的潤(rùn)滑策略，固體潤(rùn)滑劑基材料(包括石墨、聚四氟乙烯(PTFE)、二硫化鉬(MoS₂)、類(lèi)金剛石(DLC)涂層等)可以克服泄漏問(wèn)題，甚至可以在惡劣的工作條件下工作。一些具有適當(dāng)摩擦副的固體潤(rùn)滑劑也能獲得良好的超潤(rùn)滑性，特別是在微/納米尺度。然而，這些固體潤(rùn)滑劑基材料/涂層受到表面結(jié)構(gòu)、摩擦副組成和試驗(yàn)條件的嚴(yán)重限制。例如，MoS₂很容易被氧化而失去潤(rùn)滑能力。此外，無(wú)法自我補(bǔ)充和有限的大面積應(yīng)用也限制了這些固體潤(rùn)滑劑基材料的使用。

CN109385153A公開(kāi)了一種耐輻照空間固體潤(rùn)滑涂層及制備方法，固體潤(rùn)滑劑涂層成分為PTFE顆粒，質(zhì)量比為80-90份，大小為40-100目，碳纖維顆粒，質(zhì)量比為10-20份，大小為100-200目，固體潤(rùn)滑劑摩擦系數(shù)低(0.132-0.192)、磨損量少(1mg-15mg)、抗輻照性好、結(jié)構(gòu)均勻、連續(xù)、厚度約為20μm，制備方法主要包括試樣準(zhǔn)備、拋光處理、PTFE顆粒篩選、沉積涂層、表面擦拭、真空摩擦學(xué)性能測(cè)試、磨屑收集步驟。其制備方法科學(xué)、合理，成果轉(zhuǎn)化潛力大，實(shí)用價(jià)值廣。但其僅采用固體潤(rùn)滑材料，無(wú)法自我補(bǔ)充。

CN110453262A公開(kāi)了一種氧化鋁/聚四氟乙烯復(fù)合自潤(rùn)滑膜的制備方法，其特征在于，鋁合金表面進(jìn)行前處理后，將其置于氧化膜制備的電解液中，制備出陽(yáng)極氧化膜；將鋁合金浸泡在PTFE溶液中，經(jīng)高速離心后，將微粒拋甩入膜孔中及膜表面，制備出致密的復(fù)合膜；鋁合金經(jīng)熱處理，獲得Al₂O₃/聚四氟乙烯復(fù)合自潤(rùn)滑膜。該發(fā)明采用離心的方法，能夠解決潤(rùn)滑微粒在陽(yáng)極氧化納米孔沉積松散，潤(rùn)滑微粒不致密、填充率低而導(dǎo)致的復(fù)合膜摩擦系數(shù)大、自潤(rùn)滑性能差的問(wèn)題。該發(fā)明可低成本制備具有高硬、耐磨和自潤(rùn)滑性能的氧化鋁復(fù)合膜，增加摩擦零件的使用壽命，減少油性潤(rùn)滑帶來(lái)的污染，在汽車(chē)，機(jī)械制造和輕工日用品制造等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。

目前的生產(chǎn)生活中液體潤(rùn)滑劑存在基體腐蝕、對(duì)摩擦副要求高、易泄露等缺點(diǎn)，而固體潤(rùn)滑基質(zhì)卻存在受測(cè)試條件苛刻、破壞后不易修復(fù)、制備復(fù)雜、不適合大規(guī)模生產(chǎn)等問(wèn)題。因此，如何提供一種具有良好的潤(rùn)滑性，在空氣中工作良好，不易泄漏，易于補(bǔ)充，并能大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用的潤(rùn)滑材料，成為了亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種LIS涂層及其制備方法和應(yīng)用，尤其提供一種低摩擦系數(shù)的LIS涂層及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供的LIS涂層摩擦系數(shù)低，化學(xué)穩(wěn)健性好，防腐蝕性高，在摩擦學(xué)領(lǐng)域和金屬腐蝕防護(hù)領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。

為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：