CN105062343A - 一种磷化或粘结固体润滑复合涂料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磷化或粘结固体润滑复合涂料及制备方法，其磷化或粘结固体润滑复合涂料以磷化或粘结固体润滑复合涂料中配方总质量为100％计，其组成成份及质量百分数为：胶粘剂20％～30％，磷化试剂2％～8％，固体润滑剂20％～40％，分散剂0.5％～2％，混合溶剂31％～47％。本发明的涂料及其制备方法对环境污染少，工艺简单，生产效率高，且制备的涂料生成的涂层具有良好的防腐蚀性，承载能力和真空润滑性。

Description

一种磷化或粘结固体润滑复合涂料及制备方法

技术领域

本发明属于润滑剂制备技术领域，尤其涉及一种磷化或粘结固体润滑复合涂料及制备方法。

背景技术

空间机械活动零部件经历环境和工况复杂而苛刻，如经历海上运输过程，长期地面贮存，高真空，大负载等等，对润滑涂层防腐蚀和承载能力的要求非常高。现有专利技术CN200710050025和CN200810243308等，主要采用磷化处理与粘结固体润滑涂层配合使用，以达到对钢材基底的防腐蚀效果和高承载能力。一方面，磷酸等试剂可与金属基底发生化学反应形成磷酸铁的化学转化膜层，起到防腐蚀效果；另一方面，润滑涂层中的胶粘剂与磷化层之间产生强分子间作用力，从而提升润滑涂层附着力和承载能力。但是该技术使用了大量含有Cr⁶⁺的有毒液体，对环境污染严重；且处理工艺复杂，需要通过磷化和涂装两个复杂的工艺过程才能够实现，造成生产效率低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种磷化或粘结固体润滑复合涂料及制备方法。该方法对环境污染少，工艺简单，生产效率高，且制备的涂料生成的涂层具有良好的防腐蚀性，承载能力和真空润滑性。

本发明的磷化或粘结固体润滑复合涂料，其以磷化或粘结固体润滑复合涂料中配方总质量为100％计，其组成成份及质量百分数为：胶粘剂20％～30％，磷化试剂2％～8％，固体润滑剂20％～40％，分散剂0.5％～2％，混合溶剂31％～47％。

进一步，所述胶粘剂为环氧树脂和固化剂，其环氧树脂和固化剂的质量比为1:1～3:2。

进一步，所述固化剂为封闭异氰酸酯树脂。

进一步，所述磷化试剂为苯基磷酸二辛酯。

进一步，所述固体润滑剂为胶体二硫化钼和胶体石墨，其胶体二硫化钼和胶体石墨的质量比为1:1～2:1。

进一步，所述分散剂为德国毕克公司成产的润湿分散剂DISPERBYK-163。

进一步，所述混合溶剂为二甲苯、2-丁酮以及环己酮，其二甲苯、2-丁酮以及环己酮的质量比为5:3:2。

本发明所述的磷化或粘结固体润滑复合涂料的制备方法，其包括以下步骤：

步骤1，将分散剂、60％的混合溶剂、固体润滑剂和胶粘剂中的环氧树脂在球磨罐中混合均匀后球磨分散；

步骤2，往球磨罐中加入20％的混合溶剂后利用氧化锆珠球磨分散；

步骤3，将20％混合溶剂、磷化试剂和胶粘剂中的固化剂混合均匀后，加入球磨罐中，再利用氧化锆珠球磨分散，过滤后获得磷化或粘结固体润滑复合涂料。

本发明所述的磷化或粘结固体润滑复合涂料的涂层制备方法，其包括以下：

将制备的磷化或粘结固体润滑复合涂料涂装至金属基底上，涂装的涂料厚度为8～30μm，涂装后在室温下放置30min；然后140～180℃下对涂装后的金属基底进行烘烤，烘烤30～60min，实现磷化或粘结固体润滑复合涂料中的固化，获得磷化或粘结固体润滑复合涂层。

进一步的，在制备之前先对金属基底进行如下操作：

采用粒径不高于300目氧化铝砂对金属基底进行喷砂处理，并依次采用石油醚、环己烷和丙酮对该金属基底进行5～10min超声清洗并进行干燥处理。

有益效果：

现有的磷化层或粘结固体润滑层包括：胶粘剂，固体润滑剂，分散剂，混合溶剂，利用磷化工艺和涂装工艺进行制备，其中磷化工艺中使用的磷化液具有毒性。而本发明的环保型防腐蚀高承载磷化或粘结固体润滑复合涂层增加磷化试剂，通过一次涂装工艺制成，不涉及含Cr⁶⁺的有毒液体，而且工艺简单。

本发明与现有技术相比的优点在于：涂层使用工艺简单，效率高；对环境污染少；磷化或粘结固体润滑复合涂层可在多种金属基底表面形成磷化层，起到良好的防腐蚀作用；涂层内磷化试剂可与金属基底形成离子键合，使得涂层附着力优异；磷化试剂可参与胶粘剂的固化反应，增加涂层强度，在摩擦过程中还可与金属配合面形成磷化物，涂层承载能力高。

本发明特别适合需经历一定腐蚀环境的空间飞行器活动件，如齿轮、丝杠-螺母、轴-轴套以及滑道等摩擦副的表面润滑防冷焊处理。

具体实施方式

实施例1：

一种磷化或粘结固体润滑复合涂料，其以磷化或粘结固体润滑复合涂料中配方总质量为100％计，其组成成份及质量百分数为：胶粘剂20％，磷化试剂2％，固体润滑剂30％，分散剂1％，混合溶剂47％。所述胶粘剂为环氧树脂和固化剂，其质量比为3:2。所述固化剂为封闭异氰酸酯树脂。所述磷化试剂为苯基磷酸二辛酯。所述固体润滑剂为胶体二硫化钼和胶体石墨，其质量比为2:1。所述分散剂为德国毕克公司成产的润湿分散剂DISPERBYK-163。所述混合溶剂为二甲苯、2-丁酮以及环己酮，其质量比为5:3:2。

本实施例所述的磷化或粘结固体润滑复合涂料的制备方法，其包括以下：步骤1，将分散剂、60％的混合溶剂、固体润滑剂和胶粘剂中的环氧树脂在球磨罐中混合均匀后球磨分散；步骤2，往球磨罐中加入20％的混合溶剂后利用氧化锆珠球磨分散；步骤3，将20％混合溶剂、磷化试剂和胶粘剂中的固化剂混合均匀后，加入球磨罐中，再利用氧化锆珠球磨分散，过滤后获得磷化或粘结固体润滑复合涂料。

本实施例所述的磷化或粘结固体润滑复合涂料的涂层制备方法，其包括以下：将制备的磷化或粘结固体润滑复合涂料涂装至金属基底上，涂装的涂料厚度为8μm，涂装后在室温下放置30min；然后140℃下对涂装后的金属基底进行烘烤，烘烤30min，实现磷化或粘结固体润滑复合涂料中的固化，获得磷化或粘结固体润滑复合涂层。进一步的，在制备之前先对金属基底进行如下操作：采用粒径不高于300目氧化铝砂对金属基底进行喷砂处理，并依次采用石油醚、环己烷和丙酮对该金属基底进行5min超声清洗并进行干燥处理。

本实施例利用9Cr18钢圆盘对磷化或粘结固体润滑复合涂层进行真空球盘摩擦试验测试，其中载荷为5N，对偶件选择G10级Φ8mm9Cr18钢球(HRC≥58)，试验时球固定不动，盘做单方向旋转，转速0.6m/min，平均真空摩擦系数为0.03。AISIC-1137钢V型块、AISI3135销用于磷化或粘结固体润滑复合涂层的承载能力测试，按照固态膜润滑剂的寿命持久性和载重能力的试验ASTMD2625进行测试，涂层承载能力为2500lbs。马口铁板和9Cr18钢圆盘用于磷化或粘结固体润滑复合涂层的防腐蚀性测试，按照GB/T2423.18-2012严酷等级(3)进行试验，试验后涂层表面不起泡，无锈点，真空摩擦系数为0.05。

实施例2：

一种磷化或粘结固体润滑复合涂料，其以磷化或粘结固体润滑复合涂料中配方总质量为100％计，其组成成份及质量百分数为：胶粘剂30％，磷化试剂8％，固体润滑剂30％，分散剂1％，混合溶剂31％。所述胶粘剂为环氧树脂和固化剂，其质量比为1:1。所述固化剂为封闭异氰酸酯树脂。所述磷化试剂为苯基磷酸二辛酯。所述固体润滑剂为胶体二硫化钼和胶体石墨，其质量比为1:1。所述分散剂为德国毕克公司成产的润湿分散剂DISPERBYK-163。所述混合溶剂为二甲苯、2-丁酮以及环己酮，其质量比为5:3:2。

本实施例所述的磷化或粘结固体润滑复合涂料的制备方法，其包括以下：步骤1，将分散剂、60％的混合溶剂、固体润滑剂和胶粘剂中的环氧树脂在球磨罐中混合均匀后球磨分散；步骤2，往球磨罐中加入20％的混合溶剂后利用氧化锆珠球磨分散；步骤3，将20％混合溶剂、磷化试剂和胶粘剂中的固化剂混合均匀后，加入球磨罐中，再利用氧化锆珠球磨分散，过滤后获得磷化或粘结固体润滑复合涂料。

本实施例所述的磷化或粘结固体润滑复合涂料的涂层制备方法，其包括以下：将制备的磷化或粘结固体润滑复合涂料涂装至金属基底上，涂装的涂料厚度为8μm，涂装后在室温下放置30min；然后140℃下对涂装后的金属基底进行烘烤，烘烤30min，实现磷化或粘结固体润滑复合涂料中的固化，获得磷化或粘结固体润滑复合涂层，。进一步的，在制备之前先对金属基底进行如下操作：采用粒径不高于300目氧化铝砂对金属基底进行喷砂处理，并依次采用石油醚、环己烷和丙酮对该金属基底进行5min超声清洗并进行干燥处理。

本实施例利用9Cr18钢圆盘进行磷化或粘结固体润滑复合涂层的真空球盘摩擦试验测试，其中载荷为5N，对偶件选择G10级Φ8mm9Cr18钢球(HRC≥58)，试验时球固定不动，盘做单方向旋转，转速0.6m/min，平均真空摩擦系数为0.03。AISIC-1137钢V型块、AISI3135销用于磷化或粘结固体润滑复合涂层的承载能力测试，按照固态膜润滑剂的寿命持久性和载重能力的试验ASTMD2625进行测试，涂层承载能力为2750lbs。马口铁板和9Cr18钢圆盘用于磷化或粘结固体润滑复合涂层的防腐蚀性测试，按照GB/T2423.18-2012严酷等级(3)进行试验，试验后涂层表面不起泡，无锈点，真空摩擦系数为0.06。

实施例3：

一种磷化或粘结固体润滑复合涂料，其以磷化或粘结固体润滑复合涂料中配方总质量为100％计，其组成成份及质量百分数为：胶粘剂20％，磷化试剂6％，固体润滑剂40％，分散剂2％，混合溶剂32％。所述胶粘剂为环氧树脂和固化剂，其质量比为1:1。所述固化剂为封闭异氰酸酯树脂。所述磷化试剂为苯基磷酸二辛酯。所述固体润滑剂为胶体二硫化钼和胶体石墨，其质量比为1:1。所述分散剂为BYK-163，该BYK-163为德国毕克公司成产的润湿分散剂牌号简称，全称为DISPERBYK-163。所述混合溶剂为二甲苯、2-丁酮以及环己酮，其质量比为5:3:2。

本实施例所述的磷化或粘结固体润滑复合涂料的制备方法，其包括以下：步骤1，将分散剂、60％的混合溶剂、固体润滑剂和胶粘剂中的环氧树脂在球磨罐中混合均匀后球磨分散；步骤2，往球磨罐中加入20％的混合溶剂后利用氧化锆珠球磨分散；步骤3，将20％混合溶剂、磷化试剂和胶粘剂中的固化剂混合均匀后，加入球磨罐中，再利用氧化锆珠球磨分散，过滤后获得磷化或粘结固体润滑复合涂料。

本实施例所述的磷化或粘结固体润滑复合涂料的涂层制备方法，其包括以下：将制备的磷化或粘结固体润滑复合涂料涂装至金属基底上，涂装的涂料厚度为8μm，涂装后在室温下放置30min；然后140℃下对涂装后的金属基底进行烘烤，烘烤30min，实现磷化或粘结固体润滑复合涂料中的固化，获得磷化或粘结固体润滑复合涂层，。进一步的，在制备之前先对金属基底进行如下操作：采用粒径不高于300目氧化铝砂对金属基底进行喷砂处理，并依次采用石油醚、环己烷和丙酮对该金属基底进行5min超声清洗并进行干燥处理。

本实施例利用9Cr18钢圆盘进行磷化或粘结固体润滑复合涂层的真空球盘摩擦试验测试，其中载荷为5N，对偶件选择G10级Φ8mm9Cr18钢球(HRC≥58)，试验时球固定不动，盘做单方向旋转，转速0.6m/min，平均真空摩擦系数为0.04。AISIC-1137钢V型块、AISI3135销用于磷化或粘结固体润滑复合涂层的承载能力测试，按照固态膜润滑剂的寿命持久性和载重能力的试验ASTMD2625进行测试，涂层承载能力为2250lbs。马口铁板和9Cr18钢圆盘用于磷化或粘结固体润滑复合涂层的防腐蚀性测试，按照GB/T2423.18-2012严酷等级(3)进行试验，试验后涂层表面不起泡，无锈点，真空摩擦系数为0.04。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种磷化或粘结固体润滑复合涂料，其特征在于，以磷化或粘结固体润滑复合涂料中配方总质量为100％计，其组成成份及质量百分数为：胶粘剂20％～30％，磷化试剂2％～8％，固体润滑剂20％～40％，分散剂0.5％～2％，混合溶剂31％～47％。

2.如权利要求1所述的磷化或粘结固体润滑复合涂料，其特征在于，所述胶粘剂为环氧树脂和固化剂，环氧树脂和固化剂的质量比为1:1～3:2。

3.如权利要求2所述的磷化或粘结固体润滑复合涂料，其特征在于，所述固化剂为封闭异氰酸酯树脂。

4.如权利要求1所述的磷化或粘结固体润滑复合涂料，其特征在于，所述磷化试剂为苯基磷酸二辛酯。

5.如权利要求1所述的磷化或粘结固体润滑复合涂料，其特征在于，所述固体润滑剂为胶体二硫化钼和胶体石墨，环氧树脂和固化剂的质量比为1:1～2:1。

6.如权利要求1所述的磷化/粘结固体润滑复合涂料，其特征在于，所述分散剂为德国毕克公司成产的润湿分散剂DISPERBYK-163。

7.如权利要求1所述的磷化或粘结固体润滑复合涂料，其特征在于，所述混合溶剂为二甲苯、2-丁酮以及环己酮，二甲苯、2-丁酮以及环己酮的质量比为5:3:2。

8.一种如权利要求1-7任一权利要求书所述的磷化或粘结固体润滑复合涂料的制备方法，其特征在于，包括以下：

步骤1，将分散剂、60％的混合溶剂、固体润滑剂和胶粘剂中的环氧树脂在球磨罐中混合均匀后球磨分散；

步骤2，往球磨罐中加入20％的混合溶剂后利用氧化锆珠球磨分散；

步骤3，将20％混合溶剂、磷化试剂和胶粘剂中的固化剂混合均匀后，加入球磨罐中，再利用氧化锆珠球磨分散，过滤后获得磷化或粘结固体润滑复合涂料。

9.一种磷化或粘结固体润滑复合涂料的涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将如权利要求1-7任一权利要求书所述的磷化或粘结固体润滑复合涂料涂装至金属基底上，且涂装的涂料厚度为8～30μm，涂装后在室温下放置30min；然后140～180℃下对涂装后的金属基底进行烘烤，烘烤30～60min，获得磷化或粘结固体润滑复合涂层。

10.如权利要求9所述的磷化或粘结固体润滑复合涂料的制备方法，其特征在于，在制备之前先对金属基底进行如下操作：

采用粒径不高于300目氧化铝砂对金属基底进行喷砂处理，并依次采用石油醚、环己烷和丙酮对该金属基底进行5～10min超声清洗并进行干燥处理。