APS制备耐磨涂层

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涂层的硬度对耐磨损性能的影响
涂层的硬度也对耐磨损性 能有影响：涂层的硬度值 越高，磨粒磨损的耐磨性 能越好。
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喷涂距离对涂层性能的影响
由于涂层中存在空隙。孔隙率的增加不仅降低涂层硬度， 从而降低耐磨损性，而且使显微硬度值存在较大的分散， 数据变动率一般接近15％
喷涂距离对层间结合的影响
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APS在制备耐磨涂层 中应用
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主要内容
研究背景 APS 的简介 耐磨涂层的种类 组织结构特征与控制方法
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研究背景
磨损 磨损机制及分类：磨粒磨损(又称磨料磨 损)、粘着磨损、冲蚀磨损、空蚀磨损、微 动磨损、接触疲劳磨损与腐蚀磨损等 提高磨损抗力的途径：减小压力和摩擦系 数、增加硬度、改善润滑条件等
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等离子喷涂功率对涂层性能的影响
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等离子喷涂功率对WC基材料的影响
选择合适的功率是很重要的。例如：在TiC4钛合 金表面喷涂WC基耐磨制备。当喷涂功率25kw时， 涂层中WC颗粒的含量大于45％．同时结合强度能 够达到61MPa； 当喷涂功率为20 kW时，喷 潦材料粒子熔化不充分 当喷涂功率为30kW时．wc 颗粒烧损严重，潦层中WC颗 粒含量降至38％。
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金属涂层
热喷涂金属涂层是研究和应用较早的耐磨涂层， 常用的有金属(Mo、Ni)、碳钢和低合金钢、不锈 钢和Ni-Cr合金系列涂层 。涂层具有与基体的结 合强度较高，耐磨、抗腐蚀性能较好等优点，用 于修复磨损件及机械加工超差件 。 铝系合金：活塞环、同步环及气缸等零件 。高碳 钢丝、不锈钢(Crl3型、18-8型等)合金丝。 NiCr 涂层 ：电站锅炉的过热器管和再热器管的防护涂 层 。
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陶瓷涂层
优点：具有高熔点、高硬度和良好的耐磨性、耐 腐蚀性以及高温稳定性等特点 。 缺点：喷涂陶瓷涂层工艺复杂，成本较高，而且 涂层表面容易出现裂纹，抗热疲劳性能不如金属 涂层；而且涂层的韧性较差，不能用于承受较大 的冲击载荷。 Cr2O3涂层的磨损机理主要为磨粒磨损，在较大载 荷下，Cr2O3涂层的磨损呈现脆性断裂特征 A12O3-40%TiO2涂层的磨损机理主要表现为塑性变 形和层状剥离
基体预热温度对涂层性能的影响
粒子温度是控制界面结合的关键因素， 粒子温度是控制界面结合的关键因素，控制粒子沉积前的表面温度 表面温度
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热传导率对耐磨损性的影响
在磨损条件下，摩擦副的相对运动不可避免使接触表面区 域温度升高，因此，涂层材料的高温硬度与热传导率对其 耐磨损性能也将产生显著影响。为几种典型氧化物陶瓷涂 层的热度扩散系数
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涂层表面结构
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等离子喷涂陶瓷涂层硬度
对于承受磨粒磨损工矿的零部件，耐磨损性能与 表面硬度有直接的关系。一般硬度越高，耐磨损 性能越优越。磨粒：材料小于1.3即可。涂层显 微维氏硬度成为表征其性能的重要参数。下表列 出了等离子喷涂各种涂层的硬度。
耐磨材料
金属材料：碳钢、低合金钢、马氏体不锈 钢、Ni-合金、自熔合金、硬质金属（如Mo) 等。 氧化物陶瓷：Al2O3、TiO2 、Cr2O3、 ZrO2； 硬质合金：WC-Co、Cr3C2、MoB2、TiB2等；
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非晶态涂层
非晶态材料的物理、化学性能常比相应的晶态材 料更优异，具有高强度、高韧性、高硬度、高抗 蚀性能、软磁特性等，是一类很有发展前途的新 型金属材料。 Fe基非晶合金涂层(含Si，B，Cr，Ni等)，涂层各 区域的组织均匀一致，涂层致密度高，孔隙率低 ，氧化物含量较少，并具有很高的硬度，显微硬 度在530～790HV0.1范围内，涂层与基材结合良好
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金属陶瓷
金属陶瓷复合涂层技术，即在塑性的基体上均匀 地分布着颗粒形状、尺寸大小适当的陶瓷相，成 功地实现金属和陶瓷的优势结合，制备既有金属 强度和韧性，又有陶瓷耐高温、耐磨损、耐腐蚀 等优点的复合材料 。Cr3C2-NiCr、WC-Co Cr3C2-NiCr ：连续退火线的炉辊、轧钢厂连续生 产线上的芯辊、气缸活塞环、缸衬等 。WC基金属 陶瓷涂层常用于450℃以下的磨粒磨损和冲蚀磨损 工况
涂层组织结构对耐磨损性的影响
一般认为涂层硬度约高，其耐磨损性能越好．由 于等离子喷涂陶瓷涂层多孔、具有层状结构，且 层间结合有限，因此其磨损特性除了与硬度有关 外，还将受涂层层状结构特征的显著影响。
•当载荷较大而导致磨损机制以粒 子问脱落为主时，层问结合也将对 磨粒磨损产生显带影响，但低应力 水平的磨损将主要受材料硬度的影 响。
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APS 的简介
非转移型等离子电弧 能量密度高、温度高 可以喷涂所有材料 适用范围广
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