Page 13 - 《摩擦学学报》2021年第4期

456 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

resistance. In addition, there were no blistering and rusting on the surface of the composite coatings exposed to salt spray
test for 240 h. Such excellent tribological performances and corrosion resistance of PAI/PTFE composite coatings were
attributed to the excellent lubricating properties of PTFE and the enhancement of the barrier properties of the coating to
corrosive media.
Key words: polytetrafluoroethylene; polyamideimide; composite coating; corrosion resistance; tribological properties

金属材料具有优异的理化性能和成熟的加工工 1 试验部分
艺，广泛应用于建筑、海洋、航空等领域 [1-7] . 然而，金属
1.1 试验原料
材料在服役期间经常受到腐蚀和磨损的影响，腐蚀介
聚酰胺酰亚胺酸(PAI)，固含量38%±2%(质量分
质以及机械磨损两者共同作用会加速材料的失效，造
数)，购买于北京中富科技有限公司；聚四氟乙烯
成巨大的经济损失甚至引发安全事件 [8-13] . 有机涂层
(PTFE)，平均粒径小于5 μm，购买于山东华氟化工有
由于方便、高效、成本低及防护性能优异等优点被认
限责任公司.

为是保护金属材料不受腐蚀和磨损最有效的途径之
1.2 涂层制备
一 [14-15] . 聚酰胺酰亚胺(PAI)具有优异的机械性能、耐
采用高速搅拌机将不同量的聚四氟乙烯分别分
热性能、介电性、化学稳定性和较宽的使用温度范围，
散在适量的N，N-二甲基甲酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮
因此成为有机涂层的重要成膜物质 [16-20] ，然而，PAI类
体积比为1:1的混合溶剂中，按照PTFE与PAI固体的不
涂层对H O、O 等腐蚀介质的阻隔性能较差，电解质
2 2 同质量比分别加入相应质量的PAI树脂，然后加入余
溶液易浸入到涂层中，进而引起涂层的失效，不能对
量的混合溶剂，调节涂料固含量至20%（质量分数），
金属提供长期的防护 [21-22] . 此外，PAI自身润滑性能较
得到稳定分散的涂料. 采用喷涂工艺，用喷枪将制备
差，导致涂层的摩擦学性能较差. 因此，PAI的摩擦学
好的涂料喷涂在经过喷砂、超声清洗等处理好的洁净
性能和耐腐蚀性能都有待提高.
基底表面. 喷涂好的试样先在室温下放置表干，然后
目前，防腐的途径主要有金属表面改性、电化学
在高温干燥箱中于270 ℃下固化1 h. 固化后，利用
保护和有机防护涂层 [14-15, 23-24] . 在这些方法中，有机防
MINITEST 1 100测厚仪测得涂层厚度为20±2 μm. 根
护涂层是最为简便有效的方式. 在涂层中引入各种类 据PTFE与PAI固体的不同质量比(0、0.2、0.4、0.6、0.8、
型的防腐填料，如具有阻隔性能的石墨烯 、Al O 、 1、1.2)，将制备的涂层依次命名为L0、L1、L2、L3、L4、
[15]
2
3
[22]
Fe O 纳米粒子 [25-27] 以及牺牲型填料锌粉、铝粉等 ，
2 3 L5、L6，各涂层组成列于表1中.
能有效减少涂层中的微孔，提高涂层的致密性和阻隔

性能，进一步改善涂层的耐腐蚀性能. 润滑是一种有 表 1 涂层组分
效降低摩擦、减少磨损的方式. 常用的润滑剂有二硫 Table 1 Components of coatings
化钼、石墨和聚四氟乙烯(PTFE)，其中二硫化钼容易 Samples PAI/g PTFE/g
L0 19 0
发生氧化，导致润滑和耐腐蚀性能下降；石墨具有导
L1 19 3.8
电性，易产生电化学腐蚀；聚四氟乙烯(PTFE)不仅具 L2 19 7.6
有出色的润滑性能，还具有较低的表面能、良好的疏 L3 19 11.4
L4 19 15.2
水特性、优异的化学稳定性和耐腐蚀性 [28-32] ，因此既可
L5 19 19
以作为润滑剂又可以作为防腐填料. 然而目前有关 L6 19 22.8
PTFE的研究主要集中于其良好的润滑性能方面，很

少有研究考察其耐腐蚀性能. 1.3 性能表征
基于此，本文作者采用PTFE作为润滑防腐增强 采用Nexus 870红外光谱仪表征聚酰胺酰亚胺树

填料，制备了PAI/PTFE复合涂层，研究了PTFE对复合 脂固化前后的结构；采用STA449F3型同步热分析仪
涂层摩擦学性能和耐腐蚀性能的影响，并进一步对复 对聚酰胺酰亚胺的热稳定性进行表征；采用DSA100
合涂层抗磨损和耐腐蚀机理进行了探讨. 期望研究结 光学接触角测角仪测量涂层的水接触角，每滴液滴体
果能够对兼具耐磨和防腐的PAI/PTFE复合涂层的制 积为5 μL，每个试样选取不同位置测量5次，最终采用
备和应用提供一定指导. 平均值；采用JSM-5600LV型扫描电镜(SEM)对涂层表