本申請屬于一種超潤滑復(fù)合涂層，具體涉及一種面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)和尖端技術(shù)的迅猛發(fā)展，航空、航天等高端制造也走向“更快”和“更安全”，傳統(tǒng)潤滑材料與技術(shù)已經(jīng)無法滿足新一代航空航天關(guān)鍵零部件的更低能耗、更高可靠性和更長壽命要求，特別是不能勝任在低速、重載等極端環(huán)境條件下的應(yīng)用需求。軸承、齒輪、密封件等航空關(guān)鍵零部件面臨著因摩擦磨損導(dǎo)致的失效?；谏鲜銮闆r，超潤滑材料與技術(shù)被認(rèn)為是有望解決摩擦磨損的有效方法，特別是能夠助力實(shí)現(xiàn)長壽命、高可靠性的航空發(fā)動機(jī)自主開發(fā)。

2、目前，基于水基潤滑劑的超潤滑得到廣泛報道，但是尚無關(guān)于航空發(fā)動機(jī)油潤滑工況下的超潤滑公開報道，相關(guān)研究仍然具有極大的挑戰(zhàn)，基本處于空白狀態(tài)。以季戊四醇酯等為代表的酯類潤滑油，是當(dāng)前航空發(fā)動機(jī)使用的主流潤滑油，航空發(fā)動機(jī)油因涉及到與橡膠密封/齒輪/軸承等材料的兼容匹配問題，很難進(jìn)行更換。然而，當(dāng)前尚無可在航空發(fā)動機(jī)油潤滑下實(shí)現(xiàn)超潤滑的涂層及技術(shù)的公開報道。因此，亟需開發(fā)針對航空發(fā)動機(jī)潤滑油環(huán)境下的超潤滑材料及其設(shè)計方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請針對目前缺少航空發(fā)動機(jī)潤滑油環(huán)境下的超潤滑材料及其設(shè)計方法的技術(shù)問題，提供一種面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層及其制備方法。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，本申請?zhí)岢鲆环N面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層制備方法，包括：

4、s1，對無機(jī)顆粒進(jìn)行表面改性處理，使無機(jī)顆粒表面具備潤濕性，清洗并熱烘1-3h，得到改性無機(jī)顆粒；

5、s2，將全氟乙烯丙烯共聚物乳液、聚四氟乙烯乳液、聚醚砜乳液混合，得到混合乳液；

6、s3，將所述改性無機(jī)顆粒與所述混合乳液混合，加入溶劑，得到共混分散液；

7、s4，將所述共混分散液涂覆于航空發(fā)動機(jī)油潤滑的工件表面，干燥處理后，在溫度280-380?℃下，加熱固化100-300?min，得到復(fù)合涂層。

8、進(jìn)一步地，步驟s1中，所述對無機(jī)顆粒進(jìn)行表面改性處理，包括：

9、使用多巴胺或硅烷偶聯(lián)劑對碳纖維、石墨烯、二氧化鈦納米顆粒中的任一種進(jìn)行表面改性處理。

10、進(jìn)一步地，步驟s1中，所述對無機(jī)顆粒進(jìn)行表面改性處理，包括：

11、使用多巴胺對碳纖維進(jìn)行表面改性處理，所述碳纖維平均長度為1?um~3?um。

12、進(jìn)一步地，步驟s1中，所述對無機(jī)顆粒進(jìn)行表面改性處理，包括：

13、使用多巴胺對二氧化鈦納米顆粒進(jìn)行表面改性處理，所述二氧化鈦納米顆粒的平均粒徑為100?nm?~?200?nm。

14、進(jìn)一步地，步驟s2中，所述聚四氟乙烯乳液和所述聚醚砜乳液的平均粒徑為100nm~300?nm。

15、進(jìn)一步地，步驟s3中，將所述改性無機(jī)顆粒與所述混合乳液混合，包括：

16、改性無機(jī)顆粒為1?~3份，全氟乙烯丙烯共聚物乳液為10?~20份，聚四氟乙烯為10~20份，聚醚砜為60?~?80份。

17、進(jìn)一步地，步驟s3中，所述溶劑包括水、烷基胺、聚乙烯亞胺、聚丙烯酸、聚乙二醇中的一種或多種。

18、進(jìn)一步地，步驟s4中，所述加熱固化，包括：

19、在溫度為280-300?℃下，加熱固化100-150?min。

20、第二方面，本申請?zhí)岢鲆环N面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層，采用上述面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層制備方法得到。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請具有以下有益效果：

22、本申請?zhí)岢鲆环N面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層制備方法，先對無機(jī)顆粒進(jìn)行表面改性，提高復(fù)合涂層的界面相容性和耐磨性，采用聚醚砜乳液作為粘結(jié)劑，可以提高復(fù)合涂層與基底的結(jié)合力，全氟乙烯丙烯共聚物乳液和聚四氟乙烯能夠提供潤滑相，實(shí)現(xiàn)超潤滑的潤滑表面，還具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性。各組分之間雖然不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但是通過復(fù)配實(shí)現(xiàn)綜合效果。再者，本申請超潤滑復(fù)合涂層制備方法的步驟順序，有助于全氟乙烯丙烯共聚物乳液和聚四氟乙烯的分散，從而能夠得到分散均勻、不沉淀的共混溶液。更重要的是，本申請的超潤滑復(fù)合涂層可實(shí)現(xiàn)自分層，在固化過程中，聚四氟乙烯和聚醚砜乳液先固化，全氟乙烯丙烯共聚物乳液會在聚四氟乙烯及聚醚砜表面形成核，從而生長在表面，實(shí)現(xiàn)自分層現(xiàn)象。自分層一方面，能夠確保復(fù)合涂層與基底的高結(jié)合力，保證涂層的長效性，另一方面，在復(fù)合涂層表面通過分層能夠獲得高的氟化物含量，從而大幅度減少粘著摩擦阻力，實(shí)現(xiàn)在航空發(fā)動機(jī)潤滑油下的超潤滑。通過本申請制備方法得到的復(fù)合涂層不僅穩(wěn)定性高，適用于大面積快速制備，而且在航空發(fā)動機(jī)潤滑油的潤滑下，可以實(shí)現(xiàn)長壽命的穩(wěn)定宏觀超潤滑行為，有望顯著降低航空機(jī)械傳動系統(tǒng)的摩擦磨損，助力航空發(fā)動機(jī)關(guān)鍵零部件的自主研發(fā)。

23、本申請還提出一種面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層，采用上述面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層制備方法得到，具備上述全部優(yōu)勢。

技術(shù)特征：

1.一種面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述對無機(jī)顆粒進(jìn)行表面改性處理，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述對無機(jī)顆粒進(jìn)行表面改性處理，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述對無機(jī)顆粒進(jìn)行表面改性處理，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述一種面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述聚四氟乙烯乳液和所述聚醚砜乳液的平均粒徑為100?nm~300?nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層制備方法，其特征在于，步驟s3中，將所述改性無機(jī)顆粒與所述混合乳液混合，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層制備方法，其特征在于，步驟s3中，所述溶劑包括水、烷基胺、聚乙烯亞胺、聚丙烯酸、聚乙二醇中的一種或多種。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層制備方法，其特征在于，步驟s4中，所述加熱固化，包括：

9.一種面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層，采用權(quán)利要求1至8任一所述面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層制備方法得到。

技術(shù)總結(jié)
本申請屬于一種超潤滑復(fù)合涂層，針對目前缺少航空發(fā)動機(jī)潤滑油環(huán)境下的超潤滑材料及其設(shè)計方法的技術(shù)問題，提供一種面向航空發(fā)動機(jī)油的超潤滑復(fù)合涂層及其制備方法，先對無機(jī)顆粒進(jìn)行表面改性，提高復(fù)合涂層的界面相容性和耐磨性，采用聚醚砜乳液作為粘結(jié)劑，可以提高復(fù)合涂層與基底的結(jié)合力，全氟乙烯丙烯共聚物乳液和聚四氟乙烯能夠提供潤滑相，實(shí)現(xiàn)超潤滑的潤滑表面，還具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性。本申請超潤滑復(fù)合涂層制備方法的步驟順序，有助于全氟乙烯丙烯共聚物乳液和聚四氟乙烯的分散，從而能夠得到分散均勻、不沉淀的共混溶液。另外，本申請的超潤滑復(fù)合涂層可實(shí)現(xiàn)自分層。

技術(shù)研發(fā)人員：吳紅星,鄭飛,史梅楠,王琳,史俊勤,王海豐
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19