Page 105 - 摩擦学学报2025年第8期

第 8 期 王伊枨, 等: 3种粘结固体润滑涂层的摩擦学及气蚀性能研究 1203

粘结固体润滑涂层在气蚀条件下确实容易发生片状 用下也发生了熔化. 由于高温熔化会破坏粘结固体润
剥离，这应该是其在燃油泵止推轴承表面使役过程中 滑涂层的整体性，因此同样会加速这类涂层的气蚀损
气蚀损坏问题严重的主要原因. 除此之外，在石墨基 坏进程. 这也就是说，空泡溃灭产生的机械冲击和瞬
粘结固体润滑涂层气蚀剥落颗粒的表面还发现高温 间高温对涂层造成的力热耦合作用共同造成了严重
熔融后形成的“树突状”或“球状”组织结构，而相应的 的损坏结果.
元素面分布检测结果还显示这些结构主要由含氧元 图15所示为气蚀过程中脱落的片状碎屑样品的
素的有机物组成，说明空泡溃灭释放的高温能够把该 拉曼谱图，可以发现3种涂层的碎屑中分别存在
涂层中酰亚胺环、苯环和酰胺基团等分子结构偏少但 MoS /石墨、MoS 和石墨的特征峰，且其峰的相对强
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2
直链分子结构较多的PAI+EP树脂直接熔化，这与相 度比值如I /I 都与原始填料差别不大，说明在气蚀条
D G
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应的纯树脂涂层的研究结果基本一致 . 不同的是， 件下，对它们的层状结构和物相成分影响不大. 尽管
在MoS /石墨基粘结固体润滑涂层气蚀后的涂层表面 这样，固体润滑填料的拔出和涂层的大面积剥离必然
2
同样观察到了球状的“熔珠”，如图14所示，由于该涂 导致相应区域的减磨耐磨性能快速劣化或完全失效，
层中PAI树脂的固化温度非常高(280 ℃)，网状交联程 最终造成这些涂层在使用过程中存在气蚀加重磨损
度较高，用其制备的纯树脂涂层在空化热的作用下仅 的特殊损坏形式，破坏程度较为严重. 综合考虑本文
会产生灼伤碳化，很难产生熔化变形的行为. 造成上 中对比研究的3种涂层的摩擦学和气蚀性能，我们认
述差别的原因，可能是由于各类填料的填加破坏了粘 为石墨基粘结固体润滑涂层的综合使役性能更适合
结树脂的高温固化过程，造成复合涂层中存在更多的 现阶段在止推轴承表面推广使用. 未来应从高承载固
直链分子，因此增加了其热塑性，从而在空化热的作 体润滑材料的选择、高热稳定性有机树脂的研制以及

S C

Spherical tissue
25 μm 25 μm

Mo O

10 μm 25 μm 25 μm

Fig. 14 SEM micrographs of microscopic surface morphologies and elemental mapping after cavitation erosion of
MoS 2 /graphite-based bonded solid lubricating coating
图 14 MoS 2 /石墨基粘结固体润滑涂层气蚀后的微观表面形貌的SEM照片和元素面分布图

(a) Debris from MoS 2 /graphite-based (b) A 1g Debris from MoS 2 -based (c) Debris from graphite-based

A 1g G

Intensity/a.u. E 2g Intensity/a.u. E 2g Intensity/a.u. D
1
1
D G

200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600 1 800 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600 1 800 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600 1 800
Raman shift/cm −1 Raman shift/cm −1 Raman shift/cm −1
Fig. 15 Raman patterns of debris from coatings after cavitation erosion test: (a) MoS 2 /graphite-based bonded solid lubricating
coating; (b) MoS 2 -based bonded solid lubricating coating; (c) graphite-based bonded solid lubricating coating
图 15 涂层气蚀碎片的拉曼图谱：(a) MoS 2 /石墨基粘结固体润滑涂层；
(b) MoS 2 基粘结固体润滑涂层；(c)石墨基粘结固体润滑涂层