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            熱噴涂耐磨涂層的制備方法

            發布時間:2021-06-15 17:51人氣:148
                摩擦磨損是自然界的一種普遍現象。摩擦是兩配合表面之間由于微區接觸而產生的原子或分子間的相互作用所引起的阻礙其相對運動的現象;而磨損是指兩配合表面的物質由于相對運動而不斷損失的現象。只要存在物體表面間的相對運動就必然會出現摩擦,有摩擦就必然伴隨著磨損,可產生磨損的工作條件包括滑動、微振、沖擊、擦傷、侵蝕等。但由于磨損原因的復雜性和磨損類型的不確定性,在進行耐磨涂層選擇時,必須分析清楚零部件的工作環境。采用熱噴涂技術可以增大軟基體或已經發生磨損的基體的耐磨損性能。

                一般來說,與同類材料的鑄造或鍛造結構相比,熱噴涂涂層結構具有更高的耐磨性能。這是由于在熱噴涂過程中粒子經受高速淬火以后,形成了具有一定孔隙的特殊結構,在金屬涂層中,變形粒子周圍還會形成少量氧化物。涂層所具有的微觀孔隙結構不僅有利于零件表面潤滑膜的保持,而且能夠容納磨損產生的碎屑,對提高零件表面的耐磨性能有利。

            根據摩擦表面的磨損過程及其破壞機理,可將磨損分為磨料磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損、微動磨損、沖蝕磨損和高溫磨損,高溫磨損實質上是粘著磨損和磨料磨損的綜合。

            1.耐磨涂層性能要求


                對耐磨涂層的要求取決于耐磨涂層與基體材料的力學匹配性、化學匹配性、施加載荷的方向和大小以及涂層本身的性能。根據耐磨涂層的應用不同,涂層硬度、化學穩定性、涂層屈服強度、抗裂紋生核與長大的能力等因素都影響涂層的耐磨性能。

            (1)涂層結合強度要求。


                對耐磨涂層的要求就是確保涂層與基體有足夠的結合強度,為此,基體材料與涂層材料的選擇與設計應以確保涂層牢固結合為前提。

            1)基體應無變形。當耐磨涂層用于高負荷工況時,基體應有足夠的硬度和屈服強度,以支承涂層不發生變形。

            2)涂層與基體材料的彈性模量匹配性。 在彈性應變情況下,如果涂層與基體的彈性模量不匹配,在負載時就會在涂層與基體的界面處產生陡變式的應力。若涂層的剛性大于基體,涂層中的應力就會增大。隨著載荷和涂層與基體的彈性模量差別增大,應力增大

            3)涂層與基體材料的剛性匹配。要使硬質耐磨涂層具有較長的使用壽命,涂層與基體材料的剛性應有合理的匹配。如果在剛性小的基體材料上沉積剛性高的涂層。由于剛性不匹配,就會使涂層中的拉應力增大,導致在涂層中形成裂紋并波及到基體,從而引起涂層發生早期破壞。

            4)熱膨脹系數的匹配性。如果涂層與基體材料的熱膨脹系數不匹配,就會因體積變化而產生應力。通常,涂層與基體相比是很薄的,因此,基體的熱膨脹基本上不受涂層熱膨脹的影響,而涂層的熱膨脹則強烈的受到基體熱膨脹的影響。涂層與基體由于熱膨脹不匹配而產生的熱應力基本上都集中在涂層中。熱膨脹系數差別越大,涂層中的應力就會越大,產生裂紋甚至剝落的傾向性就越大。這就是許多耐磨涂層尚未遭受嚴重磨損就發生過早剝落失效的主要原因之一。

            5)涂層與基體材料之間的親和力。涂層與基體之間的親和力即化學結合能力直接影響涂層與基體之間的結合強度。通常,一種化合物在另一種化合物中的固溶度低時,它們之間的結合強度也弱。只有當涂層與基體之間具有大的化學親和力而又不會產生脆性界面相時,涂層與基體的結合強度才大,才能充分發揮耐磨涂層的作用。

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