ZrO_(2)填充PI/EP–PTFE固体润滑涂层的制备及其摩擦学性能

目的提高发动机铝合金轴瓦在温升的油润滑甚至干摩擦工况下的摩擦磨损性能。方法设计4种不同添加量的ZrO_(2)填充PI/EP–PTFE涂层材料,采用液体喷涂工艺在A370铝合金基体表面制备涂层。通过摩擦磨损试验、纳米压痕试验、形貌特征及元素分布等测试试验,研究涂层在不同温度及不同润滑方式下的摩擦磨损性能。结果涂层的硬度随ZrO_(2)添加量的增加呈先增后减的趋势。在室温干摩擦工况下,涂层磨损率随ZrO_(2)添加量的增加呈先减后增的趋势。当ZrO_(2)添加量超过8%时,涂层进入动态平衡阶段的时间变长。4%ZrO_(2)添加量的涂层性能最佳,室温干摩擦因数和磨损率分别为0.09和1.01×10^(‒6) mm^(3)/(N·m)。随着温度增加,摩擦因数呈先增后减的趋势,磨损率呈逐渐上升趋势。当ZrO_(2)质量分数小于4%时,室温工况下涂层以黏着磨损为主;当添加量高于8%时,磨损机制以磨粒磨损为主。随着温度增加,涂层犁沟和磨损坑道更加明显。在油润滑工况下,摩擦因数和磨损量进一步减小。8 h油润滑和30 min干摩擦试验后,涂层出现磨痕深度高度相近,宽度不同现象。结论在温升和不同摩擦接触状态下,涂层中高分子材料和ZrO_(2)软化程度不均匀、大颗粒材料团聚、润滑油黏温特性是导致上述摩擦磨损变化的主要原因。