热喷涂聚酰胺纳米SiO2涂层拉压性能研究.pdf

第四届全国爆炸力学实验技术学术会议 热喷涂聚酰胺纳米Si02涂层拉压性能研究 刘建秀，朱志强，米丽萍 (郑州轻工业学院，河南郑州450002) 摘要：本文将用热喷涂技术把聚酰胺纳米Si02喷涂在钢制机体上，采用拉力机、200电子扫描显微镜从宏观和 微观结构两个方面测试涂层的力学性能，并观察和分析受力后晶相组织的变化。从图中可以看出热喷涂聚酰胺纳米Si02 复合涂层比纯聚酰胺涂层表面分子团问的结合性好，即使受力变形也很少裂开，涂层裂纹不明显。 关键词：聚酰胺；纳米Si02；拉压；热啧涂 1引言 火焰喷涂聚合物粉末技术是一项适用于材料表面维修及预处理的表面技术，利用此技术，可在金属等 多种固体表面上获得高附着力、厚度均匀可控的各种聚合物涂层，制造出基体与涂层性能各异的复合材 料，从而使高分子材料诸多的优异性能(如耐磨、自润滑、耐腐蚀等)z…II充分而合理地利用【1】。尼龙，是一 O．N 类分子主链重复结构单元中含有酰胺基团(．C H．)的高分子材料，具有优异的耐磨、耐腐蚀、自润滑 等性能，广泛应用于军工、机械、交通运输、仪器仪表等领域．尼龙1010是我国独创的长碳链聚酰胺品种， 作为涂层材料可以改善物件的表面性能，具有材料的维修及预保护功能．纳米材料由于其独特的表面效 应、体积效应、量子尺寸效应及一些奇异的光、电、磁等性质，使得纳米微粒在涂料中的应用受到关注， 如纳米耐老化涂料、纳米抗菌涂料、纳米导电涂料、纳米隐身涂料等【2J。但关于纳米材料在火焰喷涂聚 合物涂层中的应用研究报道很少。纳米Si02是较早试制成功并投入批量生产的纳米材料之一，是无定型 白色粉末(指基团聚体)，表面存在不饱和残键及不同键合状态的羟基，分子状态呈三维链状结构，是 一种良好的涂料抗老化添加剂。纳米Si02在高温下仍具有强度、韧性和稳定性高的特点，将其分 散到材料中，与高分子链结合形成立体网状结构，可提高材料的强度、弹性等基本性能【3】。 在本文中将对热喷涂聚酰胺涂层和聚酰胺纳米Si02涂层的拉伸性能进行分析。 2实验 2．1材料 P (河南大学)研制；TM偶联剂，天津化工研究院产．配方见表1。 表1火焰喷涂尼龙1010／n-Si02复合涂层材料配方 2．2涂层制各 402 热喷涂聚酰胺纳米Si02涂层拉压性能研究 进行超声波混合、干燥后，采用CMI)．PS型火焰喷枪进行喷涂。喷涂前，基体(19minx12mmXllmm 的45钢块)经除油、除锈和砂纸打磨处理，然后预热到100。C左右，基体温度由红外测温仪控制。涂 火焰喷涂尼龙lOlO／n．Si02复合涂层制各工艺流程如下： 尼龙1010一过筛——◆干燥 ] 纳米Si02———◆ 干燥—卜一J混合 基体(45。钢)—◆前处理——————◆预热——◆}火焰喷涂—◆涂层冷却 ‘ —_J 2．3力学性能测试 采用拉力机、200电子扫描显微镜从宏观和微观结构两个方面测试涂层的力学性能，并观察分析受 力后晶相组织的变化，绘出它们的拉压变形图。 2．4模具设计与实验原理 模具设计：在金属拉伸和压缩标准件上涂上一层尼龙1010及其复合涂层，依靠涂层与金属的结合 力与金属结合在一起，涂层随标准试件的受力而变形。 实验原理：一个横截面积为S的直杆，所受轴向拉力为P，长为l的某段伸长了△l，，则其拉伸应力 为： 万=％ 在直杆上涂上某材料，形成均匀涂层，横截面为环形，面积为S1，且这种材料与直杆结合良好并 具有足够的韧性(在一定的载荷范围内能与直杆一起应变)。使长为l的某段伸长△1的载荷为P’。 则涂层所受的载荷： 尸：P’一尸 涂层的应力： 万=尸l／s=(P‘一尸)／≤ 出涂层的载荷—变形图(即Pl—1)，也就求出涂层的拉伸性能指标。