CN102277082A - 一种自润滑烧结涂料以及涂覆方法 - Google Patents

一种自润滑烧结涂料以及涂覆方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自润滑涂料，属于固体干膜润滑剂。以聚酰胺酰亚胺树脂为粘结剂，固体润滑剂为聚四氟乙烯，耐磨添加剂选用改性二硫化钼，并添加少量的流平及消泡助剂。喷涂烧结后的干膜涂层具有良好的润滑性、耐磨性。适用于中等负荷的零件或相对静止状态下要求长期耐磨的使用工况，也可用于油管及套管螺纹接头处。

Description

一种自润滑烧结涂料以及涂覆方法
技术领域
本发明涉及一种增强零件表面润滑性能的处理方法，特别涉及一种自润滑烧结涂料以及涂覆方法。
技术背景
自润滑涂料目前已在很多领域中应用，如自润滑轴承、空间光学仪器驱动机构等，解决了一些使用润滑油脂不能解决或根本不能使用润滑油的场合，在高低温、失重条件下效果尤为明显。
自润滑涂料通常由固体润滑剂、粘结剂、耐磨添加剂及颜填料组成。将涂料涂覆在金属底材上烧结固化后就形成了特殊的润滑涂层，其承载能力高，耐高低温性能良好，涂覆工艺简单方便，在各个工业领域内获得了广泛应用。自润滑涂料可显著降低零件表面的摩擦及磨损，且添加适当的填料后还可兼做防腐涂层。自润滑涂层在固化后便不能补充，其润滑性能由易剪切的层状填料及较软的树脂粘结剂来实现，当涂层被刺穿后润滑就失效。因此，提高自润滑材料的耐磨性及使用寿命具有重要使用价值。
本发明专利的目的在于开发完善一种固体自润滑涂料，可在中低负荷及相对静止条件下长期使用。与现有技术相比，其耐磨性及使用寿命得到显著提高。本发明的目的通过如下措施来实现：采用耐磨性良好且具有润滑性能的聚酰胺酰亚胺树脂(PAI)为粘结剂，固体润滑剂选用聚四氟乙烯(PTFE)，以二硫化钼为耐磨添加剂，分散于由无水乙醇和N-甲基吡咯烷酮组成的混合溶剂中，搅拌均匀后涂覆并烧结成型。
发明内容：
本发明需要解决的技术问题是一种自润滑烧结涂料以及采用该涂料进行涂覆的方法，以克服现有技术存在的缺陷，满足有关生产部门的需要。
技术方案
本发明的自润滑烧结涂料为一种组合物，其组分和重量百分比含量包括：
Figure BDA0000089239100000011
Figure BDA0000089239100000021
所用分散剂为无水乙醇和N-甲基吡咯烷酮的混合溶剂，添加量为上述涂料有效组分重量的1～1.5倍。
所说的聚酰胺酰亚胺树脂可优选采用0.1～5μm的悬浮液或粉末状颗粒，二硫化钼可选用0.5～10μm粉末状颗粒。
所说的流平助剂可选用氟碳改性聚丙烯酸酯流平剂，消泡剂可选用氟改性有机硅氧烷消泡剂。
所用混合溶剂由N-甲基吡咯烷酮和无水乙醇组合而成，其配比为无水乙醇60～70％，N-甲基吡咯烷酮30～40％(体积百分含量)。
本发明专利所用二硫化钼须经改性处理，以降低其表面活性，达到抑制团聚并促进其在涂料中分散均匀性的目的。采用湿法改性技术，以无水乙醇为溶剂，改性剂选用硅烷偶联剂、乳化剂OP-10、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或其组合。改性方法为：先将改性剂加入无水乙醇中，混合均匀后加入MoS2细粉，搅拌或球磨3h，最后经过滤、干燥，粉碎后备用。
采用上述的组合物可方便地对零件表面进行涂覆处理，本发明的涂覆方法包括如下步骤：
将经过改性的二硫化钼加入混合溶剂中，搅拌至分散均匀，然后加入聚酰胺酰亚胺树脂，并添加适量的聚丙烯酸酯流平剂及有机硅氧烷消泡剂等辅助助剂，待其充分混合均匀后喷涂于洁净的零件表面。将喷涂后的构件置于加热装置中，首先加热至60～80℃，保温0.5～1小时；然后加热至350～380℃，保温0.5～2小时。
按照本发明，只要调整组合物中聚酰胺酰亚胺和二硫化钼及聚四氟乙烯的比例，就可控制涂层的结合强度和摩擦磨损性能。可见，本发明的自润滑烧结涂料以及涂覆方法，工艺简单，操作容易，便于工业化实施。
零件在喷涂前可作磷化或喷丸处理，经过处理后喷涂的润滑涂层与基体的结合力更强，耐磨性能更好。
本发明专利提供了自润滑烧结涂料，经涂覆后可应用于中等负荷场合，在使用时可不再添加润滑油脂，既能保证润滑性及耐磨性，又满足环保要求。此自润滑涂料在喷涂后加热固化，形成特殊的润滑干膜涂层，可保证零件在传动时的高效润滑性。
具体实施方式：
以下实施例按国标《GB1720-1989漆膜附着力测定法》测定涂层与基体间的结合强度，采用摩擦试验机进行摩擦及磨损性能测试。
实施例1
涂料组成(重量)
将涂料组分按53质量份聚酰胺酰亚胺(2.5μm)、15质量份改性二硫化钼(0.5μm)、30质量份聚四氟乙烯，加入混合溶剂中，并加入1质量份聚丙烯酸酯流平剂和1质量份有机硅氧烷消泡剂，混合搅拌至均匀。
涂覆及后处理工艺：喷枪压力约为0.25MPa，喷涂后晾置0.5h后在加热炉中60℃保温1小时，然后再升高至380℃保温2小时。
结果：经上述处理后，涂层与35钢的结合强度为1级，在TIMKEN摩擦试验机上测得其摩擦系数0.1-0.13，平均耐磨性为4772m/μm。
实施例2
涂料组分按68质量份聚酰胺酰亚胺(2.5μm)、25质量份改性二硫化钼(0.5μm)、5质量份聚四氟乙烯，加入混合溶剂中，并加入1质量份聚丙烯酸酯流平剂和1质量份有机硅氧烷消泡剂，混合搅拌至均匀。
涂覆工艺：喷枪压力为0.25MPa，喷涂后晾置0.5h后放于干燥箱中，80℃保温0.5小时，然后再升高至380℃保温2小时。
结果：经上述处理后，涂层与1Cr13钢的结合强度为1级，其摩擦系数0.07-0.1，平均耐磨性为4553m/μm。
实施例3
涂料组分按63质量份聚酰胺酰亚胺(2.5μm)、5质量份改性二硫化钼(0.5μm)、25质量份聚四氟乙烯，加入混合溶剂中，并加入1质量份聚丙烯酸酯流平剂和1质量份有机硅氧烷消泡剂，混合搅拌至均匀。
涂覆工艺：喷枪压力为0.25MPa，喷涂后晾置0.5h后放于干燥箱中，80℃保温1小时，然后再升高至380℃保温0.5小时。
结果：经上述处理后，涂层与1Cr13钢的结合强度为1级，其摩擦系数0.12-0.15，平均耐磨性为4895m/μm。
实施例4
涂料组成(重量)
将涂料组分按75质量份聚酰胺酰亚胺(2.5μm)、15质量份改性二硫化钼(0.5μm)、8质量份聚四氟乙烯，加入混合溶剂中，并加入1质量份聚丙烯酸酯流平剂和1质量份有机硅氧烷消泡剂，混合搅拌至均匀。
涂覆及后处理工艺：喷枪压力约为0.25MPa，喷涂后晾置0.5h后在加热炉中70℃保温0.8小时，然后再升高至350℃保温2小时。
结果：经上述处理后，涂层与1Cr13钢的结合强度为1级，其摩擦系数0.1-0.4，平均耐磨性为4631m/μm。
上述结果表明，涂层与金属基体结合强度高，润滑性能良好，且具有优异的耐磨性，可用于中低负荷条件下以减少摩擦和磨损。
综上所述仅为发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (7)

1.一种自润滑烧结涂料，其特征在于，包括以下组分：
Figure FDA0000089239090000011
及混合分散剂，该分散剂质量为前述组分质量之和的1～1.5倍。
2.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述聚酰胺酰亚胺树脂为0.1～5μm的悬浮液或粉末状颗粒。
3.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述改性二硫化钼为改性的0.5～10μm粉末状颗粒二硫化钼。
4.如权利要求1或3所述的涂料，其特征在于，所述改性二硫化钼为湿法改性。
5.如权利要求4所述的涂料，其特征在于，所述湿法改性所用改性剂为硅烷偶联剂、乳化剂OP-10、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种的组合。
6.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述分散剂为无水乙醇和N-甲基吡咯烷酮的混合溶剂，该N-甲基吡咯烷酮和无水乙醇的体积比为：无水乙醇60-70％，N-甲基吡咯烷酮30-40％。
7.一种如权利要求1所述涂料的涂覆方法，其特征在于，将所述涂料混合均匀后喷涂于清洁后零件表面，将喷涂后的构件置于加热装置中，首先加热至60～80℃，保温0.5～1小时；然后加热至350～380℃，保温0.5～2小时。
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