现代工业应用如航空航天、机械制造和能源开发等众多领域对零件的耐磨损、耐高温和耐腐蚀能力提出了越来越严苛的要求。如高性能发动机中的曲轴与轴承、气门阀与阀座等摩擦副,需要在700℃左右的排气温度及富含酸性物质的尾气环境下做高频率的往复或旋转运动,高温腐蚀磨损仍然是亟需进一步解决的一大难题。胶粘陶瓷涂层作为陶瓷涂层的一种,以其施工简易,固化温度低,成本低等优点,正被越来越多的用于解决现代工业中腐蚀及磨损等难题。然而,为拓展涂层适用范围,胶粘陶瓷涂层在耐磨减摩、耐腐蚀及改善韧性等方面仍然需要持续改善。本文对胶粘陶瓷涂层的耐磨性能、耐腐蚀性能展开深入研究,为胶粘陶瓷涂层的应用与推广提供了进一步的理论依据和技术指导。本文首先对胶粘陶瓷涂层样件制备进行研究。针对制备过程中由于添加剂分散性差导致涂层性能下降的问题,对碳纳米管进行强酸处理引入羧基官能团,并进一步用表面活性剂对其进行物理改性,在碳纳米管表面引入亲水性基团。结果表明碳纳米管在陶瓷涂层中的分散性明显增强。XRD、Raman和EDS等分析结果显示,碳纳米管的主碳管结构未在酸洗和离心过程中遭到破坏,且在后续的涂层原浆混合和固化过程中,碳纳米管未与其他成分反应生成新的物质。将改性处理后的碳纳米管植入到陶瓷涂层中,并探讨了涂层常温状态下的摩擦磨损性能。对固化时间及碳纳米管成分配这两个参数的样件组合进行性能测量,结果表明,随着碳纳米管含量的增加,硬度和粗糙度呈先增加后降低的趋势。不同固化时间下的陶瓷涂层机械性能差异不明显。对各组样件进行线性往复摩擦磨损试验,结果表明摩擦系数在前80秒急剧下降后趋于稳定。随着碳纳米管成分配比的增加,摩擦系数先降低后增加,不同固化时间下的复合陶瓷涂层摩擦系数没有明显的变化趋势。与摩擦系数趋势相同,磨损量随碳纳米管成分比重的增加,呈先降低后增加的明显变化趋势。在试验样本中,当碳纳米管含量为0.25 wt%时,复合涂层取得最优的耐磨损性能。此外,通过SEM对涂层磨痕的微观形貌进行了分析。结果表明,碳纳米管配比适当的胶粘陶瓷涂层,在涂层中裂纹萌生的过程中,碳纳米管起到了很好地桥接裂纹的作用,并改变了裂纹生长的方向,消耗了断裂能,从而防止裂纹进一步扩展。碳纳米管添加到一定含量时会导致胶粘陶瓷涂层中团聚现象严重,从而导致涂层的抗磨减摩性能下降。另外,对不同碳纳米管成分配比的试验件开展100℃,300℃和500℃三种温度条件的摩擦磨损性能研究。试验结果表明,当温度低于500℃时,涂层的摩擦系数随碳纳米管含量的增加而减小。然而,当温度升高到500℃时,摩擦系数与碳纳米管含量之间没有明显的关系。在500℃时,摩擦系数与不含碳纳米管的涂层保持相同的水平。此外,相同碳纳米管含量的涂层在500℃时摩擦系数最高,在300℃时的摩擦系数最低。300℃温度有利于碳纳米管在磨损轨道上形成润滑膜,从而降低摩擦系数。当温度升至500℃时,碳纳米管由于氧化而失去了主要结构,无法形成润滑膜。因此在500℃时,摩擦系数与不含碳纳米管的涂层保持相同的水平。磨损率随着碳纳米管的引入,呈明显降低趋势。此外,随着温度的升高,磨损率增大。在300℃和100℃摩擦环境下的磨损率增加很小。而在300～500℃摩擦环境下的磨损率增大明显。含碳纳米管涂层在500℃下的磨损率与不含碳纳米管涂层的数值相当。通过SEM对微观机理进行分析,结果表明,100℃和300℃下的胶粘陶瓷涂层很好的保持了其固有结构,碳纳米管可以很好的起到润滑和桥接作用。到了500℃时,碳纳米管受热分解,不再起作用,陶瓷涂层的结构受到高温影响,抗磨减摩性能下降。考虑弹性变形,弹塑性变形,塑性变形三种状态之间的连续性,结合微凸体接触理论,建立了碳纳米管增强胶粘陶瓷涂层的接触模型。在此基础上分别推导出了两个粗糙面之间的正压力和摩擦系数模型。考虑到涂层在不同温度环境和应用下的特性变化,提出和建立了碳纳米管增强胶粘陶瓷涂层摩擦系数随温度变化的模型。分析结果表明摩擦系数变化趋势很好的验证了试验结果。对碳纳米管增强胶粘陶瓷涂层进行了电化学试验。试验结果表明,涂层钢的腐蚀电流密度(I_corr)与裸钢相比明显降低,这表明涂层钢的耐腐蚀性得到提高。随着碳纳米管含量的增加,涂层的耐腐蚀性也随之提高。微观结构分析结果表明,碳纳米管优越的强度改善了凝胶的强度,可以防止裂纹的产生,并在裂纹发生时起到桥接作用,腐蚀电解质通过涂层中裂纹进入基体表面的难度增加。同时碳纳米管改变了腐蚀介质的扩散路径,延长了腐蚀介质到基体表面的时间。因此,在引入碳纳米管后,抗腐蚀性能得到了提高。