[发明专利]一种具有发光预警功能的摩擦涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有发光预警功能的摩擦涂层及其制备方法，本发明首先采用球磨搅拌工艺制备不同配比的氧化物、石墨烯、不同颜色发光的荧光粉体等复合摩擦粉体，在常规摩擦粉体中混入了不同颜色的发光粉体；随后利用超声分散技术使上述复合粉体与环氧树脂胶粘剂及成膜剂进行均匀混合，使复合摩擦粉体能在金属基体表面形成良好的成膜效果；最后利用旋涂方法使含有复合摩擦粉体的材料均匀在基体表面成膜，且成膜的厚度及质量可控。该方法制备简单、快速、成本低，适合大面积生产。

技术领域

本发明涉及机械工程与表面科学领域，具体涉及一种具有发光预警功能的摩擦涂层及其制备方法。

背景技术

机械设备中，有些关键部位在苛刻环境下服役，相互接触部件在反复摩擦下必定会造成材料表面的损伤，而损伤部位的检测与控制一直是摩擦学领域亟待解决的核心问题。事实上，人们在重视材料摩擦学性能的同时，却往往忽略了在摩擦环境诱导下一些原本微弱的物理、化学效应随着摩擦表面塑性、弹性及断裂等破坏行为的发生同时也会展现出显著的声、光、电及磁的响应行为。摩擦过程的早期预警行为主要是通过声和光的物理信号反馈实现，其中声信号是目前研究较为成熟的磨损失效的响应模式，但是由于其须与待测试件接触，易受到其他机电类噪声干扰，进而限制了该检测方法的发展应用。与声信号相比，光信号的反馈不仅避免了与待测试件的接触且免受噪声干扰的影响，而且在监测材料磨损失效时也可以实时反馈材料表面状态(如成分、结构和变形等)的变化。利用可产生发光现象的物质掺与到摩擦体系中，通过发光信号判断摩擦过程不同阶段的磨损状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有发光预警功能的摩擦涂层及其制备方法，针对摩擦过程中判断磨损失效过程中的信号状态，提出采用氧化物、石墨烯、荧光粉、胶粘剂及成膜剂等不同材料配方及球磨工艺，制备分散均匀的摩擦涂层体系，该方法制备简单、快速、成本低，适合大面积生产。

本发明首先采用球磨搅拌工艺制备不同配比的氧化物、石墨烯、不同颜色发光的荧光粉体等复合摩擦粉体，在常规摩擦粉体中混入了不同颜色的发光粉体；随后利用超声分散技术使上述复合粉体与环氧树脂胶粘剂及成膜剂进行均匀混合，使复合摩擦粉体能在金属基体表面形成良好的成膜效果；最后利用旋涂方法使含有复合摩擦粉体的材料均匀在基体表面成膜，且成膜的厚度及质量可控。

本发明提供的具体技术方案是：

一种制备具有发光预警功能的摩擦涂层的方法，包括以下步骤：

1)含有不同发光体的复合摩擦粉体的制备：

取荧光粉和氧化物，向其中加入适量的无水乙醇，以300:1-600:1的球料比将其放入球磨机中搅拌18-24h，并放入超声分散机中进行分散处理，得到均匀分散的氧化物；再在上述均匀分散的氧化物中加入0.3％的石墨烯，继续以400:1-550:1的球料比将其在球磨机与氧化物进行混合搅拌10-14h，最后得到氧化物、荧光粉和石墨烯复合摩擦粉体；

2)含有不同发光体的复合薄膜的制备：

利用超声分散技术使复合摩擦粉体与环氧树脂成膜体系进行均匀混合，使复合摩擦粉体能在金属基体表面形成良好的成膜效果；最后利用旋涂方法使含有复合摩擦粉体的混合材料均匀在基体表面成膜，且成膜的厚度及质量可控。

步骤1)中，荧光粉和氧化物的质量比为1:3-1:5。

步骤2)中，环氧树脂成膜体系的制备为：以40-50％环氧树脂，10-20％聚酰胺树脂，10-20％苯甲醇稀释剂，10％的OP-10分散剂和5％偶联剂，外加少量的消泡剂，混合制得环氧树脂基体。

步骤2)中，将氧化物、荧光粉和石墨烯复合粉体加入到环氧树脂成膜体系中，充分搅拌。

步骤2)中，分别把掺有不同发光光谱的荧光粉成膜物质旋涂于金属基片上，进而可实现逐层的颜色变化效应。