[發明專利]一種聚醚醚酮/黑磷自潤滑復合涂層、復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202111275381.0
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN113980545B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 高原;趙省良;舒晨;潘奘;吳彤;王偉
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C09D161/16
• 分類號: C09D161/16;C09D7/61
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 白文佳

本發明公開了一種聚醚醚酮/黑磷自潤滑復合涂層、復合材料及其制備方法，制備方法包括：將黑磷粉末、聚醚醚酮粉末和表面活性劑溶液混合制成的漿料涂覆于基體的表面，之后進行烘干，在基體表面得到涂層粗制品；對具有涂層粗制品的基體進行燒結固化以及熱處理，在基體的表面形成所述聚醚醚酮/黑磷自潤滑復合涂層。本發明引入了黑磷作為潤滑添加劑，制得的涂層減摩抗磨性能優良，涂層與基體結合較好，硬度較高，可顯著降低機械零部件在低速、高速運轉中的磨損，且制備工藝簡單、涂層成分可控，可在航空、汽車、船舶等工業領域廣泛應用。

技術領域

本發明屬于固體自滑涂層技術領域，具體涉及一種聚醚醚酮/黑磷自潤滑復合涂層、復合材料及其制備方法。

背景技術

軸承材質以鐵基、銅基、鋁基合金居多，摩擦系數較大，運行過程中易發生劇烈磨損，引起零件變形、表面質量惡化以及額外的能量消耗，降低了系統的壽命和可靠性。傳統的潤滑油潤滑效果不足，且無法在高溫、高壓或水環境下服役，因此固體自潤滑涂層的研究和應用近年來得到快速的發展。高分子聚醚醚酮(PEEK)因其出色的自潤滑性能、耐高溫和機械性能被稱為“特種工程塑料”，同時是目前市場上性能最優異的涂料之一，其涂層制品廣泛應用于工業和制造業。

傳統的聚醚醚酮涂層多采用火焰噴涂技術制備，噴涂過程中粉末需要在極短時間內完成從熔化到附著于基體表面整個過程，涂料流動性不佳，空氣來不及排出等因素使得涂層組織疏松，結合力較差，機械性能和摩擦學性能不足。隨著我國科技水平的高速發展，對機械零部件性能和服役環境的要求也日益嚴苛，傳統的聚醚醚酮涂層已不能滿足機械加工要求，迫切需要研究新工藝和新材料制備性能更為優異的聚醚醚酮基復合涂層。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種聚醚醚酮/黑磷自潤滑復合涂層、復合材料及其制備方法，以改善聚醚醚酮基復合涂層的潤滑性能和磨損嚴重的問題。

本發明采用的技術方案如下：

一種聚醚醚酮/黑磷自潤滑復合涂層的制備方法，包括如下過程：

將黑磷粉末、聚醚醚酮粉末和表面活性劑溶液混合制成的漿料涂覆于基體的表面，之后進行烘干，在基體表面得到涂層粗制品；

對具有涂層粗制品的基體進行燒結固化以及熱處理，在基體的表面形成所述聚醚醚酮/黑磷自潤滑復合涂層。

優選的，所述漿料的制備過程包括：將黑磷粉末與聚醚醚酮粉末進行球磨得到混合粉料；將所述混合粉料倒入表面活性劑溶液中，充分攪拌配制成所述漿料。

優選的，制備所述漿料時，所述黑磷粉末的粒徑不大于30μm，所述聚醚醚酮粉末的粒徑不大于20μm：

球磨時的球料比(10:1)-(20:1)，大小球直徑分別為10mm和5mm，球磨機轉速為300-400 r/min，球磨時間2-5h。

優選的，所述混合粉料中，黑磷的質量百分含量為1％-6％。

優選的，所述表面活性劑溶液采用聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇的濃度范圍 0.03g/mL -0.1g/mL ；

將混合粉料與表面活性劑溶液按質量比(1：2)-(1：1.4)混合并攪拌30-50min制成所述漿料；

當混合粉料中黑磷含量≥1wt.％且＜2wt.％時，聚乙烯醇的濃度范圍0.03g/mL -0.04g/mL ；當混合粉料中黑磷含量≥2wt.％且＜4wt.％時，聚乙烯醇的濃度范圍0.04g/mL-0.06g/mL ；當混合粉料中黑磷含量≥4wt.％且≤6wt.％時，聚乙烯醇的濃度范圍0.06g/mL -0.1g/mL 。

優選的，漿料在基體表面的涂覆厚度為200-400μm，所述聚醚醚酮/黑磷自潤滑復合涂層的厚度為40μm-120μm。

優選的，對具有涂層粗制品的基體進行燒結固化的過程包括：