火焰噴涂尼龍12-納米二氧化硅復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、火焰噴涂聚合物粉末是一種高效、低耗的材料表面保護(hù)和維修技術(shù)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。它能在各種固體材料表面噴涂通用塑料或工程塑料粉末，改善固體表面性能，創(chuàng)造基體與表面性能各異的復(fù)合材料，將高分子材料的諸多優(yōu)異性能賦予基體。隨著噴涂技術(shù)和噴涂材料的不斷發(fā)展，熱噴涂涂層以其優(yōu)于基體材料的性能，擴(kuò)大了材料的應(yīng)用范圍，提高了零件的使用壽命，節(jié)約了資源。
　　聚酰胺(PA)，又稱尼龍(Nylon)，是大分子主鏈重復(fù)單元中含有酰胺基團(tuán)的高聚物

2、的總稱，是最早也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的熱塑性工程塑料之一。尼龍由于具有強(qiáng)韌耐磨、耐沖擊、耐疲勞、耐腐蝕、耐油等優(yōu)異性能，特別是耐磨和自潤(rùn)滑性能優(yōu)良。尼龍12（PA12）是長(zhǎng)碳鏈聚酰胺品種，具有比重小，機(jī)械強(qiáng)度高，自潤(rùn)滑及較好的電氣絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性，而且流動(dòng)性好，易于成型加工，綜合性能優(yōu)良。因此，其應(yīng)用遍及軍工、機(jī)械、交通運(yùn)輸、儀器儀表、電子電氣和農(nóng)業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域。其粉末可作為涂層材料用以改善物件的表面性能，實(shí)施材料的維修及保護(hù)。目前，

3、有關(guān)尼龍12高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能的研究不少，但關(guān)于火焰噴涂尼龍12涂層結(jié)構(gòu)與性能方面的研究很少。因此，本文以45鋼為基體，PA12與納米SiO2（n-SiO2）復(fù)合粉末作為噴涂材料，采用CMD-PS型火焰噴涂設(shè)備制備PA12/ n-SiO2復(fù)合涂層。
　　在CMT6104型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試涂層與基體的自拉伸強(qiáng)度及涂層的結(jié)合強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果表明添加納米材料后，復(fù)合涂層與基體的拉伸強(qiáng)度及結(jié)合強(qiáng)度明顯提高，特別是在納米二氧化硅添加量

4、在1.0％～2.0wt%時(shí)，涂層與基體的拉伸強(qiáng)度及結(jié)合強(qiáng)度較佳，且納米二氧化硅添加量在1.5wt%力學(xué)性能最好。
　　利用德國(guó)BRUKER公司的TENSOR27型傅立葉變換紅外光譜儀（FTIR）及Dluker D8型X射線衍射儀（XRD）對(duì)涂層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。結(jié)果表明尼龍12粉末在火焰噴涂過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生氧化或其它化學(xué)變化。
　　利用美國(guó)TA公司的Q100型差示掃描量熱儀（DSC）對(duì)尼龍12及尼龍12/納米二氧化硅復(fù)合涂層的結(jié)

5、晶及非等溫結(jié)晶行為進(jìn)行研究。采用Jeziorny法和Mo法處理尼龍12和尼龍12/納米二氧化硅復(fù)合涂層的非等溫結(jié)晶過(guò)程比較理想，而Ozawa方程對(duì)該體系不適應(yīng)，很難反映實(shí)際的結(jié)晶過(guò)程。結(jié)果表明納米二氧化硅加入以后復(fù)合涂層結(jié)晶變得容易且結(jié)晶速度加快，結(jié)晶度增大，表明納米微粒有明顯的成核劑作用，使復(fù)合涂層能在較高溫度下結(jié)晶，結(jié)晶速率加快，結(jié)晶完善程度及結(jié)晶度提高，有利于縮短成型加工周期，提高復(fù)合涂層的力學(xué)性能、對(duì)腐蝕介質(zhì)的抵抗能力及耐摩擦磨

6、損性能。
　　在 MRH-3型環(huán)-塊摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上評(píng)價(jià)尼龍12/納米二氧化硅復(fù)合涂層的摩擦學(xué)性能，采用JSM25600LV型掃描電子顯微鏡(SEM)觀察涂層及其磨損表面形貌，試驗(yàn)結(jié)果表明在試驗(yàn)條件下，可分散型納米二氧化硅能有效地分散摩擦應(yīng)力，抑制、延緩疲勞微裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展，有效改善涂層的摩擦磨損性能。當(dāng)納米二氧化硅含量為1.5wt%時(shí)，復(fù)合涂層摩擦學(xué)性能最佳。磨合期、摩擦系數(shù)及磨損量最低，摩擦系數(shù)由純尼龍涂層的0.59降至0.