PEEK具有優異的耐磨耗性及特有的自潤滑性
來源：peek板材供應商-恒鑫實業 作者：PEEK板材加工
PEEK具有優異的耐磨耗性及特有的自潤滑性,對PEEK進行纖維增強、有機材料共混或無機填料填充等改性,可降低其摩擦系數,提高耐磨性,改善摩擦學性能,適用于精度高、潤滑不夠、腐蝕等嚴酷環境的摩擦材料,如:齒輪、軸承、墊片、活塞環、密封件、離合器齒環等各種零部件。
纖維增強PEEK CF對PEEK不僅具有增強作用,對其摩擦學性能亦有重要影響。J.Hanchi等研究了20~225e下30%短CF增強PEEK復合材料的干摩擦與磨損性能,在低于Tg時,復合材料的剛度顯著提高,磨損率降低,摩擦系數比純PEEK高;當溫度超過Tg時,熱軟化使得PEEK與復合材料的耐磨性能衰退,但復合材料的耐磨性能衰退比PEEK少得多。由于CF增強效應抵消了PEEK的熱軟化及形成了強度非常高的轉移膜有效保護接觸區域,PEEK/CF的摩擦系數與比磨損率明顯比純PEEK低。低溫摩擦學系統要求材料本身具有良好的自潤滑干摩擦性能,G.Theiler等則研究了 PEEK/CF在-196e液氮環境下的摩擦與磨損性能,低溫環境下材料的摩擦磨損性能比室溫差,CF含量對PEEK/CF摩擦磨損性能的影響不像室溫條件下那么明顯,摩擦系數和磨損率比較理想的CF含量分別是5%和15%。
D.M.Elliott等考察了PEEK/CF復合材料的摩擦學性能與對偶表面粗糙度及試驗條件的相關性,在拋光和磨削的不銹鋼對偶表面滑動時,發現對偶表面粗糙度對PEEK/CF磨損率的影響不如對純PEEK明顯,摩擦過程中CF變成石墨進入轉移膜使得摩擦系數和磨損率均低于純PEEK。在相同的實驗條件下,PEEK/CF復合材料的摩擦磨損性能明顯優于PEEK/GF復合材料,CF對材料耐磨性能的改善程度是加入相同含量GF時的5倍以上。 PEEK/CF復合材料制作的軸承零件可以避免金屬或陶瓷材料軸承部件由于表面裂紋而出現的軸承早期失效,其優良的摩擦學性能甚至超過目前使用的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。
A.Wang等進行了滾珠-軸瓦磨損模擬試驗,當滾珠材料為氧化鋁陶瓷時,純PEEK軸瓦的磨損率大于UHMWPE,隨著CF加入量的增加,PEEK/CF軸瓦的磨損率很快降低,當CF加入量為20%時,磨損率比UHMWPE降低一個數量級,當CF的加入量為30%時,磨損率比UHM-WPE降低約2個數量級。當滾珠材料為氧化鋯陶瓷時,PEEK/CF軸瓦的磨損率也比UHMWPE大幅度降低。 近年來有機齒輪越來越廣泛地應用于一些高溫、潮濕、腐蝕等嚴酷環境。M.Kurokawa等[17]研究了PEEK/CF復合材料齒輪的承載能力和摩擦學性能,PEEK/CF齒輪的承載能力和PEEK與CF之間結合情況、使用條件和潤滑狀態有密切關系,相同齒輪配對及使用鋰潤滑脂潤滑齒面時,隨著CF含量增加,齒面的磨損率降低,對使用條件的依賴性降低,承載能力提高,使用壽命延長。高溫運轉環境下,其承載能力和使用性能優于聚酰胺亞胺(PAI)/30%CF和PPS/30%GF復合材料齒輪。采用氬等離子體處理PEEK/CF,可使得復合材料中的CF與基體的界面結合強度明顯增強,材料的力學性能提高,摩擦系數和磨損率均顯著降低[18]。 在滑動摩擦過程中,PEEK/CF復合材料剝層磨損形成的卷狀磨屑是轉移膜形成的主要原因,迎著滑動方向的聚合 物首先被磨去,使得CF露頭,露出的CF完整地被折斷,形成側面被磨的CF磨屑,CF被磨碎后變為具有優良潤滑作用的層狀石墨微粒,進入轉移膜并反復碾壓使得轉移膜更連續,有利于提高轉移膜的強度、硬度、斷裂韌性、光滑程度及壽命,降低復合材料的摩擦系數和磨損率。
