通过纳秒激光重熔处理具有表面裂纹的电化学沉积非晶Ni-P涂层，显著提高了其耐腐蚀性：脉冲宽度和循环次数对重熔层的影响

《Surface and Coatings Technology》：Enhanced corrosion resistance of electrochemical deposited amorphous Ni P coatings with surface cracks via nanosecond laser remelting: Effect of pulse width and cycle number on remelted layer

环氧涂层通过添加MoS?和PTFE协同填料，显著降低摩擦系数（74.2%）和磨损率（97.3%），机制涉及机械性能互补、界面稳定性提升及连续复合转移膜形成。

　　环氧树脂（EP）涂层因其良好的附着力和化学稳定性，广泛应用于滑动轴承、齿轮等摩擦工程部件中。然而，EP涂层本身存在脆性大、耐磨性差等问题，限制了其在高机械载荷环境下的应用。为解决这一问题，本研究提出了一种新颖的“软硬协同”填料策略，通过将二硫化钼（MoS?）和聚四氟乙烯（PTFE）共同引入EP基体中，以同时提升涂层的韧性、降低摩擦系数并增强耐磨性能。研究采用扫描电子显微镜、X射线衍射和X射线光电子能谱等手段，系统地分析了MoS?和PTFE对EP涂层机械性能和摩擦学性能的影响，并揭示了它们之间的协同作用机制。实验结果显示，MoS?显著提高了涂层的弹性模量和硬度，而PTFE则降低了这些特性。当两者共同添加时，MoS?/PTFE/EP涂层表现出最低的摩擦系数和磨损率，分别比纯EP涂层降低了74.2%和97.3%。这一显著的性能提升主要归因于MoS?和PTFE在三个方面产生的协同效应：互补的机械性能、增强的界面稳定性以及形成坚固、连续的复合转移膜。本研究为高性能、长寿命的EP基自润滑涂层填料设计提供了关键策略和理论基础。

在摩擦工程领域，自润滑涂层的应用日益广泛。这类涂层能够有效减少摩擦和磨损，提高设备的使用寿命和运行效率。其中，聚合物复合涂层因其高比模量、强度和优异的摩擦学性能，成为研究的热点。EP作为一种常见的聚合物基材料，因其出色的粘附性能、抗酸碱能力和环保特性而被广泛使用。然而，纯EP的脆性问题导致其在高机械负载下容易发生断裂，进而影响其摩擦学性能。为改善这一状况，研究者们尝试通过添加润滑填料来提升EP的性能。例如，碳纳米管（CNTs）和石墨烯纳米片（GNs）已被证实能够显著增强EP的摩擦和磨损性能。CNTs通过在滑动界面形成保护层，降低摩擦和磨损；GNs则因其较大的比表面积，有助于在磨损表面形成润滑转移膜，从而改善润滑效果。此外，多种填料的协同使用也被认为是一种有效的方法，不同材料的特性可以相互补充，进而提高复合材料的整体性能。例如，石墨烯（Gr）和MoS?的组合能够减少MoS?的氧化，并促进高性能润滑膜的形成，从而显著降低摩擦系数和磨损率。

PTFE作为一种相对较软的润滑填料，因其低模量、易变形性、良好的成膜性、抗摩擦能力、耐温性和无毒性等特性，被认为可以改善EP的摩擦学性能和脆性问题。然而，PTFE本身存在附着力差、模量较低的问题，导致由其制备的复合材料机械性能不足，进而影响其耐磨性。为解决这一问题，研究人员尝试将PTFE与硬质填料（如氧化铝和二氧化硅）混合，以优化复合材料的性能。然而，硬质填料的加入虽然在一定程度上提升了机械性能，但也可能在磨损过程中产生严重的磨粒磨损，从而削弱PTFE的润滑效果，并导致摩擦系数和磨损率的增加。

基于上述研究背景，本研究设计了一种EP基复合涂层，结合了MoS?作为硬质填料和PTFE作为软质填料，形成一种“软硬协同”的填料体系。MoS?作为一种典型的层状固体润滑材料，具有适中的硬度和出色的承载能力。它不仅能够在摩擦界面形成易于剪切的摩擦膜，从而降低摩擦和磨损，还能够显著增强复合材料的机械强度。PTFE则以其独特的低摩擦系数和良好的化学稳定性而著称。因此，MoS?和PTFE的结合被认为可以构建一种互补的填料系统，从而在复合材料中产生协同增强效应，显著提升其摩擦学性能。

为了验证这一假设，本研究选择了20#钢作为基材，这是一种在滑动轴承中常用的金属材料。通过系统地研究MoS?和PTFE对涂层摩擦学性能的影响，我们深入探讨了它们之间的协同作用机制。研究结果表明，MoS?的加入能够有效提升涂层的弹性模量和硬度，而PTFE的加入则会降低这些性能。然而，当两者共同添加时，MoS?/PTFE/EP复合涂层表现出最佳的摩擦学性能，其摩擦系数和磨损率分别比纯EP涂层降低了74.2%和97.3%。这一显著的性能提升主要得益于MoS?和PTFE在三个方面的协同作用：首先，它们的机械性能具有互补性，MoS?的高强度与PTFE的低模量相结合，能够在不同负载条件下发挥各自的优势；其次，两者共同作用能够增强涂层与基材之间的界面稳定性，从而减少界面摩擦和磨损；最后，MoS?和PTFE的结合能够形成一种坚固、连续的复合转移膜，这种膜在摩擦过程中能够有效分离摩擦表面，减少直接接触，从而降低摩擦系数和磨损率。

本研究的实验方法包括对材料的微观结构进行表征，以及对涂层的机械性能和摩擦学性能进行系统分析。通过扫描电子显微镜（SEM）观察涂层的微观形貌和填料分布情况，可以直观地了解MoS?和PTFE在涂层中的分散状态和相互作用。X射线衍射（XRD）分析用于确定填料在涂层中的晶体结构和相组成，而X射线光电子能谱（XPS）则用于研究涂层表面的化学组成和元素分布。这些分析手段能够帮助我们深入了解填料在涂层中的行为及其对性能的影响。

此外，实验还对涂层的摩擦学性能进行了系统测试。测试过程中，采用了标准的摩擦测试方法，如球-盘摩擦试验和滑动磨损试验，以评估不同填料配比对涂层性能的影响。测试结果表明，MoS?和PTFE的协同作用能够显著改善涂层的摩擦学性能。特别是在高负载条件下，MoS?/PTFE/EP复合涂层表现出优异的耐磨性和较低的摩擦系数，这表明其在实际应用中具有较大的潜力。通过对比不同填料配比的涂层性能，我们进一步明确了MoS?和PTFE在复合涂层中的作用机制，以及它们如何通过协同效应提升整体性能。

在材料科学领域，填料的选择和配比对于复合材料的性能具有至关重要的影响。因此，本研究不仅关注填料的种类和含量，还探讨了它们在复合涂层中的相互作用。通过深入分析MoS?和PTFE在涂层中的行为，我们发现，它们的协同作用不仅体现在物理性能的互补上，还体现在化学反应和界面行为的优化上。例如，MoS?在摩擦过程中能够释放出润滑性物质，形成一层保护膜，而PTFE则能够通过其低摩擦特性减少界面摩擦。两者的结合能够在不同摩擦条件下发挥各自的优势，从而实现更全面的性能提升。

本研究的成果对于实际应用具有重要的指导意义。首先，它为设计高性能、长寿命的EP基自润滑涂层提供了理论依据和实践指导。通过合理选择填料种类和配比，可以有效克服EP材料本身的局限性，提升其在高机械负载环境下的适用性。其次，研究结果有助于推动新型自润滑涂层材料的发展，为摩擦工程领域提供更多的选择。最后，本研究也为材料科学和工程领域的进一步研究奠定了基础，特别是在复合材料的性能优化和填料协同效应方面。

在实际应用中，自润滑涂层的性能不仅取决于填料的选择，还受到制备工艺和使用环境的影响。因此，本研究在材料选择和实验设计上也考虑了这些因素。例如，选择了适合滑动轴承应用的20#钢作为基材，并通过优化填料的分散和结合方式，确保了涂层的均匀性和稳定性。此外，实验条件也经过严格控制，以确保测试结果的准确性和可重复性。这些措施不仅提高了研究的科学性和严谨性，也为后续的实际应用提供了可靠的依据。

综上所述，本研究通过引入MoS?和PTFE作为填料，成功设计出一种具有优异摩擦学性能的EP基复合涂层。研究结果表明，这种“软硬协同”填料策略能够有效提升涂层的韧性、降低摩擦系数并增强耐磨性。通过系统分析填料的微观结构、机械性能和摩擦学行为，我们揭示了MoS?和PTFE之间的协同作用机制，为高性能自润滑涂层的开发提供了新的思路和方法。未来，这一研究可以进一步拓展到其他类型的聚合物基材料，探索更多可能的填料组合，以满足不同应用场景下的性能需求。