等離子噴涂陶瓷涂層防滑性能與摩擦磨損性能探討.pdf

1、大多數(shù)情況下，設(shè)計(jì)上需要低的摩擦系數(shù)以減小磨損。然而，在工業(yè)應(yīng)用中某些利用摩擦傳動(dòng)或摩擦制動(dòng)的部件卻需要具有較好耐磨性的同時(shí)兼具較高摩擦系數(shù)，但是這些部件摩擦系數(shù)較低或其衰減較嚴(yán)重，不能較好地滿足使用，在其表面制備一層摩擦系數(shù)較大的陶瓷涂層可以很好地解決這一問(wèn)題。本文以微米級(jí)的Al2O3-13％TiO2和WC-10Co-4Cr粉末為原始喂料，采用等離子噴涂技術(shù)，首先選取不同的特征等離子噴涂參數(shù)(CPSP)優(yōu)化制備了WC涂層，然后使用已經(jīng)

2、成熟的工藝參數(shù)制備了兩種顆粒度的Al2O3-13%TiO2涂層(簡(jiǎn)稱ATS和ATB涂層)。采用掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射儀(XRD)表征了涂層的顯微組織和物相轉(zhuǎn)變；使用自制的靜摩擦系數(shù)測(cè)試儀和MMS-1G高速摩擦試驗(yàn)機(jī)評(píng)價(jià)了涂層的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)防滑性能；利用不同的試驗(yàn)機(jī)觀察了涂層在低速和高速條件下的摩擦磨損性能并對(duì)其磨損機(jī)制進(jìn)行了分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴CPSP對(duì)WC顆粒在飛行過(guò)程中的熱物理行為具有重要影響，隨著

3、CPSP降低，涂層的顯微組織、致密性和力學(xué)性能均得到明顯提升，比較接近由超音速火焰噴涂(HVOF)制得的WC涂層；而ATS和ATB涂層均為層片狀結(jié)構(gòu)，涂層中存在微裂紋、孔隙等缺陷，涂層中物相以γ-Al2O3為主；與ATS和ATB涂層相比， WC涂層的顯微硬度和拉伸強(qiáng)度較高，但是斷裂韌性略低于ATS涂層。⑵涂層靜態(tài)防滑性能與涂層材料本身、表面粗糙度、界面狀態(tài)和配副材料均有一定的關(guān)系。在同種試驗(yàn)條件下，WC涂層的防滑性能好于ATB和ATS涂

4、層；隨著表面粗糙度升高，三種涂層防滑性能均有所提高；當(dāng)界面有水存在時(shí)，會(huì)降低涂層的靜摩擦系數(shù)，但是對(duì)涂層防滑性能影響不大，但當(dāng)界面有油存在時(shí)，涂層的靜摩擦系數(shù)大大下降，嚴(yán)重的影響了涂層防滑性能；在干態(tài)下采用橡膠配副時(shí)，可明顯提高涂層的防滑能力。⑶涂層動(dòng)態(tài)防滑性能測(cè)試結(jié)果表明：隨著滑動(dòng)速度和載荷的提高，涂層的動(dòng)態(tài)防滑性能均有明顯的下降；在同種試驗(yàn)條件下，WC涂層的動(dòng)態(tài)防滑性能好于ATB和ATS涂層，這主要是其顯微結(jié)構(gòu)的不同造成的。⑷在低速

5、摩擦試驗(yàn)中，三種涂層的摩擦系數(shù)均隨著速度和載荷的升高而呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，磨損率均隨著速度和載荷的升高而呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，但是在相同試驗(yàn)條件下，WC涂層具有最小的摩擦系數(shù)和磨損率，且摩擦過(guò)程比較平穩(wěn)，因此WC涂層在低速下具有較好的摩擦磨損性能；低速下ATS和ATB涂層磨損機(jī)制為層片脆性斷裂，而WC涂層磨損機(jī)制為塑性變形。⑸在高速摩擦試驗(yàn)中，三種涂層的摩擦系數(shù)均隨著速度和載荷的升高而呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，磨損率均隨著速度和載荷的升高而呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，