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或摩擦制動的部件卻需要具有較好耐磨性的同時兼具較高摩擦系數(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題。本文以微米級的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)測試儀和MMS-1G高速摩擦試驗機(jī)評價了涂層的靜態(tài)和動態(tài)防滑性能；利用不同的試驗機(jī)觀察了涂層在低速和高速條件下的摩擦磨損性能并對其磨損機(jī)制進(jìn)行了分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴CPSP對WC顆粒在飛行過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，會降低涂層的靜摩擦系數(shù)，但是對涂層防滑性能影響不大，但當(dāng)界面有油存在時，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，可明顯提高涂層的防滑能力。⑶涂層動態(tài)防滑性能測試結(jié)果表明：隨著滑動速度和載荷的提高，涂層的動態(tài)防滑性能均有明顯的下降；在同種試驗條件下，WC涂層的動態(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，磨損率均隨著速度和載荷的升高而呈現(xiàn)上升的趨勢，但是在相同試驗條件下，WC涂層具有最小的摩擦系數(shù)和磨損率，且摩擦過程比較平穩(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，磨損率均隨著速度和載荷的升高而呈現(xiàn)上升的趨勢，