CN115785801A - 一种纳米铝复合轴瓦涂层浆料配方设计及高致密涂层制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种纳米铝复合轴瓦涂层浆料配方设计及高致密涂层制备方法，所述的涂层稳态浆料配方由以下成分组成：聚酰胺酰亚胺，纳米铝粉，N‑甲基吡咯烷酮，焦磷酸钠，硅烷偶联剂。本发明公开的喷涂工艺包括坯体预处理、轴瓦喷涂、浆料固化及检验分装步骤。本发明配方浆料具有优异的分散稳定性和流变性能，与喷涂工艺相结合，制备出致密度高、均匀性好、与基体结合良好的金属有机复合涂层。
Description
技术领域
本发明属汽车发动机轴瓦涂层材料领域，具体涉及一种纳米铝复合轴瓦涂层浆料配方设计及高致密涂层制备方法。
背景技术
轴瓦的涂层技术是现在工业中主要采用的一种减磨措施，作为改善摩擦状况的手段，其技术也在不断发展。但是传统减磨涂层材料已经很难满足日趋复杂的工况需求，我国涂层技术处于相对滞后状态，金属聚合物涂层至今国内相关工艺仅限于实验室制备阶段。解决轴瓦涂层减磨、耐磨、耐腐蚀、自润滑、无铅化等共性的关键技术问题，是国内材料界研究高性能涂层材料始终追求的目标。
现有轴瓦有机涂层多采用含二硫化钼组成的高分子耐磨层以提高轴瓦使用寿命，但二硫化钼材料导热性差、强度低。本发明提供一种纳米铝复合轴瓦涂层浆料配方设计及高致密涂层制备方法，通过控制溶质铝粒子的表面结合能，来制备出高稳定性、高分散性和流变性能良好的浆料。本发明配方浆料具有更为优异的稳定性和流变性能，与喷涂工艺相结合，制备出致密度高、均匀性好、与基体结合性能优异的金属有机复合涂层。
发明内容
本发明采取的技术方案是：
一种纳米铝复合轴瓦涂层浆料配方设计及高致密涂层制备方法。涂层稳态浆料由以下成分按质量分数混合而成：1.2-5.8%的纳米铝粉为增强润滑相，10-20%的N-甲基吡咯烷酮（NMP）作为稀释剂，2.3-6.9%焦磷酸钠，2-5%硅烷偶联剂，余量为聚酰胺酰亚胺作为溶剂，调控浆料黏度112.1-148.3 mPa·s，组成混合稳态悬浮浆料。
一种纳米铝复合轴瓦涂层浆料制备高致密涂层的方法，包括以下步骤：
a.超声除油去脂：将轴瓦坯体置于双频超声波清洗机中加热至50-55 ℃，使用45kHz与80 kHz频率交替间隔6-10分钟，加入质量分数1%-5%的十二烷基苯磺酸钠，除油去脂清洗10-20分钟；
b.坯体干燥：将轴瓦坯体放置于真空干燥箱内，设置温度为100-110 ℃，设置时间为140-150分钟；
c.再次超声除油去脂：将轴瓦坯体置于双频超声波清洗机中加热至80-90 ℃，使用45 kHz与80 kHz频率交替间隔6-10分钟，加入质量分数1%-5%的十二烷基苯磺酸钠，除油去脂清洗10-20分钟；
d.再次坯体干燥：将轴瓦坯体放置于真空干燥箱内，设置温度为240-260 ℃，设置时间为140-150分钟；
e.表面喷砂：将轴瓦坯体置于喷砂机中，采用200目刚玉砂为喷沙磨料，以0.54-0.65 MPa的喷射压力对轴瓦基底工作表面进行喷砂处理，设置喷砂时间为30-35分钟；
f. 坯体预热：将轴瓦坯体放置于真空干燥箱内，对其进行预热处理，设置加热温度为100-120 ℃，设置加热时间为30-40分钟。
（2）轴瓦喷涂
将预处理后的轴瓦坯体夹紧固定在喷涂模具中，用喷枪将所述涂层浆料以10-30mm/s的速度喷涂于轴瓦基底工作面，喷涂厚度控制在35-45 μm。
（3）浆料固化及检验分装
将喷涂后的轴瓦放入烘箱中于110-120 ℃下保温140-150分钟，然后升温至210-220 ℃并保温140-150分钟，待涂层浆料固化，随烘箱冷却至室温取出。完成涂层外观质量检查并进行分装。
在涂层材料组分中，聚酰胺酰亚胺（PAI）具有很好的粘接性、柔韧性及耐碱性，纳米铝粉增强润滑、降低摩擦系数，可以有效提高轴瓦耐磨性能。优选出金属Al粒子和PAI、NMP及硅烷偶联剂等形成协同作用的组元含量，获得具有一定黏度的层流稳态金属聚合物复合悬浮液，为开发减磨、耐磨、自润滑等综合性能优异的涂层复合材料提供优质浆料。通过喷涂前处理工艺对轴瓦坯体表面油污深度清洁、并进行适当的粗化和基体预热，大大提高了复合浆料与坯体之间结合强度，结合严格喷涂工艺，获得了高致密轴瓦涂层，使轴瓦具备良好的高耐磨、减磨及自润滑性能，有效提高了轴瓦使用寿命。
附图说明
图1为静置36 h 时浆料的沉降效果实物图。
图2为复合涂层表面的SEM图像。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种纳米铝复合轴瓦涂层浆料配方设计及高致密涂层制备方法。涂层稳态浆料由以下成分按质量分数混合而成：1.5%的纳米铝粉为增强润滑相，12%的N-甲基吡咯烷酮（NMP）作为稀释剂，2.6%焦磷酸钠，3%硅烷偶联剂，余量为聚酰胺酰亚胺作为溶剂，调控浆料黏度118.9 mPa·s，组成混合稳态悬浮浆料。
一种纳米铝复合轴瓦涂层浆料制备高致密涂层的方法，包括以下步骤：
a.超声除油去脂：将轴瓦坯体置于双频超声波清洗机中加热至50 ℃，使用45 kHz与80 kHz频率交替间隔8分钟，加入质量分数2%的十二烷基苯磺酸钠，除油去脂清洗15分钟；
b.坯体干燥：将轴瓦坯体放置于真空干燥箱内，设置温度为100 ℃，设置时间为140分钟；
c.再次超声除油去脂：将轴瓦坯体置于双频超声波清洗机中加热至80 ℃，使用45kHz与80 kHz频率交替间隔8分钟，加入质量分数2%的十二烷基苯磺酸钠，除油去脂清洗15分钟；
d.再次坯体干燥：将轴瓦坯体放置于真空干燥箱内，设置温度为240 ℃，设置时间为140分钟；
e.表面喷砂：将轴瓦坯体置于喷砂机中，采用200目刚玉砂为喷沙磨料，以0.56MPa的喷射压力对轴瓦基底工作表面进行喷砂处理，设置喷砂时间为30分钟；
f. 坯体预热：将轴瓦坯体放置于真空干燥箱内，对其进行预热处理，设置加热温度为110 ℃，设置加热时间为30分钟。
（2）轴瓦喷涂
将预处理后的轴瓦坯体夹紧固定在喷涂模具中，用喷枪将所述涂层浆料以15 mm/s的速度喷涂于轴瓦基底工作面，喷涂厚度控制在35 μm。
（3）浆料固化及检验分装
将喷涂后的轴瓦放入烘箱中于115 ℃下保温140分钟，然后升温至215 ℃并保温140分钟，待涂层浆料固化，随烘箱冷却至室温取出。完成涂层外观质量检查并进行分装。
采用静置沉降实验对涂层浆料样品悬浮稳定性进行测定，结果表明，本发明配置的纳米铝复合轴瓦涂层浆料在36小时内几乎没有沉降，稳定性良好，如图1所示。涂层样品经HITACHI S-3400N型扫描电镜检测，由涂层微观形貌可见样品涂层致密度高、组分分布均匀、金属粒子分散良好，如图2所示。
Claims (2)
1.本发明提供一种纳米铝复合轴瓦涂层浆料配方设计及高致密涂层制备方法，涂层稳态浆料由以下成分按质量分数混合而成：1.2-5.8%的纳米铝粉为增强润滑相，10-20%的N-甲基吡咯烷酮（NMP）作为稀释剂，2.3-6.9%焦磷酸钠，2-5%硅烷偶联剂，余量为聚酰胺酰亚胺作为溶剂，调控浆料黏度112.1-148.3 mPa·s，组成混合稳态悬浮浆料。
2.一种纳米铝复合轴瓦涂层浆料制备高致密涂层的方法，包括以下步骤：
（1）坯体预处理
a.超声除油去脂：将轴瓦坯体置于双频超声波清洗机中加热至50-55 ℃，使用45 kHz与80 kHz频率交替间隔6-10分钟，加入质量分数1%-5%的十二烷基苯磺酸钠，除油去脂清洗10-20分钟；
b.坯体干燥：将轴瓦坯体放置于真空干燥箱内，设置温度为100-110 ℃，设置时间为140-150分钟；
c.再次超声除油去脂：将轴瓦坯体置于双频超声波清洗机中加热至80-90 ℃，使用45kHz与80 kHz频率交替间隔6-10分钟，加入质量分数1%-5%的十二烷基苯磺酸钠，除油去脂清洗10-20分钟；
d.再次坯体干燥：将轴瓦坯体放置于真空干燥箱内，设置温度为240-260 ℃，设置时间为140-150分钟；
e.表面喷砂：将轴瓦坯体置于喷砂机中，采用200目刚玉砂为喷沙磨料，以0.54-0.65MPa的喷射压力对轴瓦基底工作表面进行喷砂处理，设置喷砂时间为30-35分钟；
f. 坯体预热：将轴瓦坯体放置于真空干燥箱内，对其进行预热处理，设置加热温度为100-120 ℃，设置加热时间为30-40分钟；
（2）轴瓦喷涂
将预处理后的轴瓦坯体夹紧固定在喷涂模具中，用喷枪将所述涂层浆料以10-30 mm/s的速度喷涂于轴瓦基底工作面，喷涂厚度控制在35-45 μm；
（3）浆料固化及检验分装
将喷涂后的轴瓦放入烘箱中于110-120 ℃下保温140-150分钟，然后升温至210-220℃并保温140-150分钟，待涂层浆料固化，随烘箱冷却至室温取出，完成涂层外观质量检查并进行分装。
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