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环氧树脂复合耐磨涂层研究(3)

时间:2017-04-18 19:12来源:毕业论文
Al2O3 有很多种晶型,目前发现的在十二种以上,其中常见的有、、、、、等,其中是高温稳定晶型。-氧化铝为金属氧化物,密度为3.98g/cm3,文氏硬度为1


Al2O3 有很多种晶型,目前发现的在十二种以上,其中常见的有α、β、δ、γ、θ、η等,其中α是高温稳定晶型。α-氧化铝为金属氧化物,密度为3.98g/cm3,文氏硬度为18GPa,有良好的物理、化学特性,其结构稳定,能承受各种化学变化。另外,α-氧化铝有熔点高(2050℃)、硬度大、绝缘性能好、机械强度高、耐磨性能好等优点,而且耐热和耐热冲击强度大,易于分散。
ZrO2为白色晶体,熔点约2700℃,沸点约5000℃,密度5.89g/cm3。由于氧化锆具有相转变增韧特性,及熔点高、硬度大、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化等优良特性,被广泛应用于耐磨材料。
SiO2又称硅石,为白色或无色,含铁量较高的是淡黄色,密度2.2-2.66g/cm3。二氧化硅晶体中,硅原子的4个价电子与4个氧原子形成4个共价键,硅原子位于正四面体的中心,4个氧原子位于正四面体的4个顶角上,Si-O键的键能很高,熔点、沸点较高(熔点1723℃,沸点2230℃),具有硬度大、耐高温、耐震、电绝缘的性能。
(4)    辅助材料
辅助材料包括增韧剂、稀释剂、促进剂、偶联剂、防老剂等,其作用是改善涂层性能,如韧性、抗老化性等以及降低基料粘度、提高涂敷质量。根据以上四种组份所起作用,可以按照不同的使用条件和性能要求,经过试验,优选合适的材料和配比,配制出满足各种要求的涂层。
1.3复合耐磨涂层的作用机理
1.3.1 复合耐磨涂层的作用机理
复合耐磨涂层的作用机理可以是下述的几项[13]:
(1) 环氧树脂可以隔离摩擦副表面间直接接触,而涂层摩擦阻力较小。
(2) 环氧树脂在对磨金属表面形成转移膜,隔离摩擦表面间直接接触,降低摩擦阻力。
(3) 环氧树脂易于塑性变形,与对磨表面相适配,增大真实接触面积,缓解应力集中。
(4) 环氧树脂具有良好的防腐性能和吸震功能,从而避免了腐蚀磨损和冲击磨损的发生。
1.3.2 复合耐磨涂层的形成原理
环氧基与固化剂分子结构中的氨基—NH3或—NH—起化学反应,生成体形网状结构的产物,把耐磨涂层中的润滑剂和增强材料等网络固定下来[15]。
因此,环氧耐磨涂层的形成过程是环氧树脂与固化剂的固化反应过程,即环氧基上的氧原子与固化剂氨基上的活泼氢原子相结合生成羟基,从而使环氧基开环,固化剂连接到环氧树脂分子链上,生成大分子结构的固化物的化学反应过程。
1.3.3 颗粒增强机理
耐磨涂层在被坚硬磨粒撞击而形成磨蚀时,硬质颗粒不是通过阻碍位错运动而使涂层强化,而是借助于自身硬度限制颗粒临近聚合物分子的运动,约束高分子的变形来达到提高涂层的硬度和断裂韧性的目的。
硬质颗粒的高硬度抵抗或限制了磨粒的犁槽能力,而高断裂韧性限制了磨粒撞击所发散出来的裂纹的延伸。这两种性质在生产中除了选择填料和基料的晶粒特性以外,显微结构上的目标是去除内应力、气孔率和软质第二相[16]。去除内应力通常选择尺寸较小的颗粒,并尽可能使之均匀分布在基料中。颗粒太大而不规则,往往引起应力集中而成为裂纹源;去除气孔是将高分子聚合物填充颗粒填料中的全部空隙,而且使颗粒均匀分散;去除软质第二相是指被填充的高分子聚合物的量适中。聚合物的量太多,便会产生软质第二相。可见涂层的性能是与基料和填料的配合比例密切相关。
耐磨涂层的耐磨性要求包括两个方面,首先是要求涂层对与它相摩擦的金属面有很好的保护能力,即保护配对金属面不被磨损或烧伤;其次是要求涂层本身具有尽可能高的耐磨性,以减少磨损以后需要修理的次数。实践证明,耐磨涂层对于与它相摩擦的金属表面具有很好的保护能力,这是因为: 环氧树脂复合耐磨涂层研究(3):http://www.751com.cn/cailiao/lunwen_5241.html
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