鋼鐵表面自潤(rùn)滑/耐磨損涂層的制備
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自潤(rùn)滑涂層可以在保證基體材料本身優(yōu)異力學(xué)性能的基礎(chǔ)上具有自潤(rùn)滑及耐磨損等特殊性能，而且利用涂層潤(rùn)滑還可以大大節(jié)約原材料和生產(chǎn)時(shí)間。涂層的摩擦學(xué)性能主要取決于金屬基體材料的力學(xué)性能及摩擦過(guò)程中基材表面固體潤(rùn)滑膜不斷形成、補(bǔ)充并轉(zhuǎn)移至對(duì)偶材料的能力。目前，對(duì)自潤(rùn)滑涂層的研究分為金屬基，非金屬基和陶瓷基，其中以自潤(rùn)滑陶瓷基涂層研究為多；在陶瓷涂層中加入固體潤(rùn)滑劑實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑已成為解決苛刻工況下機(jī)械使用和潤(rùn)滑的一條重要途徑，添加BaF2,CaF2,MoS2,Mo等物質(zhì)制備自潤(rùn)滑零件成為該領(lǐng)域研究發(fā)展的一種趨勢(shì)。目前在鋼材表面制備陶瓷涂層的方法主要有以下幾種。
一、等離子噴涂法。
等離子噴涂技術(shù)由于等離子焰流熱量高度集中，流速快，氣氛可控，故可獲得高質(zhì)量的涂層，無(wú)論是涂層與工件表面的結(jié)合強(qiáng)度，涂層本身的強(qiáng)度、密度和純潔度，還是噴涂時(shí)的沉積效率和沉積率都比較高。研究表明，等離子噴涂納米硫化亞鐵自潤(rùn)滑涂層能夠有效地減少摩擦面的摩擦和磨損，等離子噴涂制得的涂層主要由納米結(jié)構(gòu)的硫化亞鐵顆粒所構(gòu)成。摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果表明該涂層具有明顯優(yōu)于熱處理后GCr15鋼的摩擦磨損性能，摩擦系數(shù)降低了1/3~1/2，磨損體積減小50%~70%，而且在真空條件下的摩擦磨損性能比在大氣壓下還要好。
二、激光熔覆法。
激光熔覆法是在被涂覆基體表面上放置選擇的涂層材料，經(jīng)激光輻照使之與基體表面薄層同時(shí)熔化，并快速凝固，形成與基體材料成冶金結(jié)合的表面涂層，從而顯著改善基體材料的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等性能。據(jù)報(bào)道，用激光熔覆法在45號(hào)鋼表面熔覆Ni45-CaF2-WS2粉末制備自潤(rùn)滑復(fù)合涂層，經(jīng)摩擦性能測(cè)試表明，復(fù)合自潤(rùn)滑涂層的摩擦因數(shù)顯著降低。
三、激光熔覆技術(shù)和等離子噴涂技術(shù)相結(jié)合。
將這兩種技術(shù)相結(jié)合可使某些性能大幅度提高。據(jù)報(bào)道，以納米Al2O3粉末為填料，采用激光重熔等離子噴涂技術(shù)在45號(hào)鋼表面制備了納米改性復(fù)合陶瓷涂層。結(jié)果表明，在激光的作用下，原等離子噴涂層的片層狀組織得以消除。與單一等離子噴涂所獲得的陶瓷涂層相比，納米改性后的陶瓷涂層致密化程度明顯提高，耐腐蝕性能也得到了明顯的改善。
四、固相反應(yīng)法。
固相反應(yīng)法工藝簡(jiǎn)單，不需要昂貴的設(shè)備，制備的陶瓷涂層與金屬基體結(jié)合強(qiáng)度高，涂層性能良好。據(jù)報(bào)道，以SiO2和Al為主要骨料，采用固相反應(yīng)法在Q235鋼表面制備了性能優(yōu)異的SiO2基陶瓷涂層，其磨粒磨損和粘著磨損的相對(duì)耐磨性分別提高2.23倍和3.6倍。另?yè)?jù)報(bào)道，以Mo 粉、Fe粉、Ni 粉、Al粉、Fe-B粉為基本原料，制備出成型料漿，采用刷涂法在鋼基體表面形成涂層，在真空燒結(jié)爐中經(jīng)固相反應(yīng)制備三元硼化物陶瓷涂層，該涂層具有較好的抗熱震性能和耐磨性。
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