定向器导向滑槽表面强化处理技术研究

定向器导向滑槽表面强化处理技术研究

卓毅秦旭锋

西南技术工程研究所重庆400039

摘要：通过箱式发射技术对定向器的要求，采用在定向器导向滑槽处喷涂耐磨自润滑涂层的表面强化处理技术，以达到定向器导向滑槽处具有耐磨自润滑功能和多次有效使用的要求，此技术不但可以降低磨损，而且不需改变整体材质，从而显著地节约了定向器制作成本。本文对定向器导向滑槽表面强化处理工艺路线、耐磨自润滑涂层选材、涂层设计及制备、涂层耐磨性能、涂层自润滑性能等作了简要介绍。并对相关试验结果进行分析对比，得到最佳的涂层配方。

关键词：定向器导向滑槽；涂层；性能

定向器在弹箭箱式发射系统中，安装在导弹与发射箱的间隙间，相当于导弹发射时的“导轨”，其作用是在贮存和运输过程中对弹体起支撑和限位作用，发射时对弹体赋予基准射向并保证弹体顺利发射，因此其要求定向器导向滑槽处尺寸精度好，且具有耐磨自润滑功能，能多次有效使用，以保证导弹发射精度。通过表面强化处理定向器导向滑槽，能有效提高定向器使用寿命，节约定向器制作成本[1-3]。

1研究目标

定向器导向滑槽表面强化处理主要包括以下四个目标：1）涂层具有很好的耐磨性能，在加载力为500g，磨转次数500r的情况下，涂层磨损量应小于80mg；2）涂层具有优良的自润滑性能，动摩擦系数小于0.300；3）涂层附着力到达0级；4）涂层满足使用寿命5次以上。

2技术解决途径

2.1技术工艺路线

如图1所示，为定向器导向滑槽表面强化处理技术工艺路线。

图1定向器导向滑槽表面强化处理技术工艺路线

2.2耐磨自润滑涂层选材

2.2.1粘接剂选择

涂层用粘结剂主要有聚氨酯类、丙烯酸类，以及环氧树脂等，其中环氧树脂不但原材料广泛、价格低廉，固化后具有优异的力学性能、化学稳定性、尺寸稳定性和耐霉性等，而且环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在，使其对各种物质具有很高的粘附力，同时其固化收缩率低，内应力小，也有助于提高其粘附强度，很适合作为涂层的粘结剂。所以项目采用E-51环氧树脂作为涂层的粘结剂[4]。

2.2.2固化剂选择

环氧树脂用固化剂种类繁多，主要有酸酐类、芳香胺类、脂环胺类、脂肪胺类、咪唑类等。为使涂层具有优异的力学性能、室温或中低温下能快速固化成型，采用改性芳香胺FXA-1作为固化剂[5]。

2.2.3固体耐磨润滑剂选择

以纳米二硫化钼（MoS2）和石墨作为润滑相，实现涂层的自润滑功能；以纳米二硫化钨（WS2）和三氧化二锑（Sb2O3）作涂层的增强耐磨相，实现涂层的耐磨性和机械强度，同时提高其抗氧化性和耐高温性能[6]。

2.2.4溶剂选择

溶剂的作用是溶解环氧树脂，使树脂、固化剂及固体耐磨润滑剂形成一体，并达到使用的黏度。酮类、酯类、醚醇类及氯化烃类都是环氧树脂的良好溶剂，本项目出于对环境的考虑，选择无毒无害且易挥发的乙酸乙酯作为溶剂。

2.2.5辅助原料选择

选用DBP作为增韧剂，有机钼酸酯作为偶联剂。

2.3涂层设计及制备

将纳米MoS2、石墨、WS2和Sb2O3与偶联剂有机钼酸酯溶于二甲苯/正丁醇（质量比7:3）溶液中，经超声振荡分散均匀，得到偶联剂改性的高分散固体耐磨润滑剂。

将固体耐磨润滑剂、DBP、乙酸乙酯和E-51树脂充分混合均匀，制备出耐磨自润滑涂层的A组分；将固化剂FXA-1作为涂层的B组分。使用时，按比例将AB组分混合均匀，通过气流喷涂等方法喷涂到样件上，室温固化24h形成耐磨自润滑膜。

不同配比的MoS2、石墨、WS2和Sb2O3涂层编号和组成见表1。

2.4涂层耐磨性能研究

采用国标GB/T1768-2006对各配方涂层的磨损量进行测试，通过对比分析，优化出磨损性能最佳的配方。

2.5涂层自润滑性能研究

采用国标GB/T10006-1998对各配方涂层的动摩擦系数进行测试，通过对比分析，优化出自润滑性能最佳配方。

2.6涂层附着力性能研究

采用国标GB/T9286-1998对各配方涂层的附着力进行测试，通过对比分析，优化出附着力最佳配方。

2.7涂层使用寿命研究

按国标GB12444.1-90《金属磨损试验方法MM型磨损试验》规定的方法对涂层的使用寿命进行研究，其中试验加载力为12.5kg，样件旋转6圈。

3结果与讨论

3.1耐磨性能

涂层的耐磨性能通过测定涂层的磨损量进行研究，如图2所示。

图4涂层附着力测试试验

3.4涂层使用寿命

通过上述研究结果的对比分析可知，TL3的各项性能指标均满足研究目标，而且其耐磨性能和自润滑性能相对最优，所以接下来以TL3为对象，对涂层进行试用寿命分析试验。

涂层使用寿命测试试验见图5。试验后涂层磨损量仅为2.7mg，涂层除局部处有微量划痕外，仍完好无损，可继续使用，满足使用寿命5次以上。

a磨损试验前b磨损试验后

图5涂层使用寿命测试样件

4结论

通过以上研究结果的分析与讨论可知，配方TL3不仅具有很好的耐磨性能和自润滑性能，而且涂层附着力达到0级，涂层使用寿命满足5次以上的要求，所以TL3可作为定向器导向滑槽表面强化处理用耐磨自润滑涂层。

参考文献：

[1]刘雄亚，谢怀勤.复合材料工艺及设备[M].武汉理工大学出版社.1994

[2]陈愚,孙凤云.贮运发射箱的结构与设计[J].包装工程,2012,33(15):132-135.

[3]唐英国,杨恒.发射箱导轨用石墨填充碳/酚醛复合材料研究.航天制造技术,2009,8（4）:21-24.

[4]GJB2711-96,军用运输包装试验方法[S].

[5]MIL-STD-648D,SpecializedShippingContainers[S].

[6]高欣宝,祁立雷.弹药储运管理[M].北京:解放军出版社,2003.