液压元件的陶瓷化研究
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收稿 日期 ：０ １ １０ ２１－ － ０ ８ 作者简介 ： 王娟 （９ ６ ） 女 ， １８一 ， 山西运城人 ， 硕士 ， 主要从 事流 体传动与控制技术的研究工作 。
其 中， １ ， 材料 的硬度 高 ， 有优 良的耐磨 和 Ａ 基 ０ 具
耐蚀性 ， 可用于制作耐滑动摩擦磨损关键零部件材料 ，
后 的液 压元件进 行磨损 和 失效机 理 分析 。
关键 词 ： 压元件 ； 液 陶瓷化 ； 磨损 机理 ； 失效机 理
中图分类 号 ： Ｈ ３ ． 文献 标识 码 ： 文 章编号 ：０ ０４ ５ （０ １ ０ －０ ００ Ｔ １７５ Ｂ １０ －８ ８ ２ １ ）７０ ９ －３ －
引 言
零 部件可 在环境 复杂 的工 况下 工 作 ， 柱塞 泵 的 滑动 如
轴 承 。因此对液 压元 件 来 说 ， 根据 其 工作 环 境 和性 能
密封性 能 是选 择 和使 用液 压元 件 首 要 关 注 的 问
题 。 目前 ， 大多数 液压 元 件所 采 用 材料 的耐 磨性 和耐 腐 蚀性差 ， 在使用 过程 中极 易 因磨 损使 密 封 失效 而 导 致 泄漏 。如液压 阀 的 阀芯元 件 常采 用 金 属材 料 ， 阀 在 门的开启 、 向过 程 中阀芯 易于磨损 造成 阀 门的泄漏 ， 换
要求， 选择 合适 的 陶瓷材料 。
２ 液压 元件 的陶瓷 化
对液压 元件进行 陶瓷化处 理有两种 技术方案 ： ① 用 陶瓷材 料制作 液压元 件关 键零 部件 ， 即整体 式 陶 瓷 液压元 件 ； 采 用强 度 大 的 金 属材 料 做 基 体 ， 面 ② 表
喷 涂硬度 高 的陶瓷材 料 ， 金 属 材料 和 陶 瓷材 料 的优 使 势 互补 ， 即喷 涂 陶瓷 液压元 件 。
影 响液压 元件 的使 用 寿 命 和液 压 系统 的工 作 可靠 性 ， 同时会造 成环境 污染 ， 因此需 对 液 压元 件 关 键 部位 的 材 料进行 改性 以提 高 其磨 损性 能 。研 究 发 现 ， 陶瓷 材
料具有 高的抗摩 擦磨损 性能及 良好 的化学 稳定性 和热 稳 定性 ， 因此 ， 文采 用 对 液压 元 件 进行 陶瓷化 处 理 ， 本
液 压元件 用途 广 泛 ， 工作 环 境 各 不相 同。例 如 其 液压阀， 一般 工作环 境为 中温 、 冲击 、 少 不受压 、 、 、 拉 弯 剪 和振 动 。阀的破 坏主要 是 因为 阀芯 耐磨性 差而产 生
泄 漏 ， 用在 阀芯 的表 面 喷涂 陶瓷 材料 即可 提高 表 面 采
以提高其耐磨性和耐腐蚀性 ， 改善其密封性能。
１ 陶瓷材料 的特点及 选择 陶瓷 材料是 以铝 硅酸盐 矿物或 某些 氧化物 等为 主
的耐磨 性 。但 对 于常 在高 速 、 载 的环 境 下 工作 的液 重
若用 喷涂技 术 ， 面涂 层在重 载交变 应力 的作 表 要 原料 ， 通过特 定 的化学 工 艺 在一 定 高 温下 制 成 的物 ． 压 元件 ， 剥离 ， 时要采 用整体 式 陶瓷 元件才 能 此 质 。陶瓷材料 的离 子键 或共 价 键 极 强 ， 与金 属 和 高分 用 下极 易脱 落 、 子材料 相 比 ， 其熔 点 高 ， 硬度 、 高温强 度 和弹性模 量高 ，
例如 阀芯 、 密封 件 、 塞 等 ；ｒ： 材 料 韧性 最 好 ， 柱 ＺＯ 基 可
加 工性强 ， 适合 制造 形 状复 杂 的零 部 件 ， 球 阀 、 阀 如 蝶 等 ；ｉ 及 ＳＣ材 料 有 良好 的抗 压 强 度 ， ＳＮ ｉ 用其 制 成 的
２１ ０ １年 第 ７期
液 压 与 气 动
整体 陶瓷液压元 件 的制造 工艺流 程一般 由陶瓷 粉 末 制备 、 预处 理 、 素坯 成形 、 烧结 、 精加 工和成 品等环节
组 成 。工 艺过 程是 把 陶瓷粉末进 行预 处理后 经过 干压 成 型 ， 后进行 烧结 ， 陶瓷微粒 紧密结 合在一 起 。其 然 使 中 ， 结环节 对 陶瓷元件 质量 的影 响最大 。 因为在烧 烧
表 １ 常 用 陶瓷 材 料 性 能
９ １
名 称 密 度 ｇ・ ｍ。 ｃ 硬度 Ｈ Ａ Ｃ Ｒ ／ 抗 弯 强 度 ＭＰ ａ
断 裂 韧性 ＭＰ ａ 抗 压强 度 Ｍ ａ Ｐ
９ ｌ ３ ９Ａ２ ０ ３ ９～ ．５ ． ３ ９ ９ ２ ４０ ５
４５ ． ２ ｏ ２ｏ
适 应其 工作 环境 。
２ １ 整 体 陶 瓷 化 ．
抗 腐蚀 和抗氧化 性 强 ， 热性 好 。 同时 陶瓷 原 材 料对 耐 环境不会 造成 污染 ， 主要 合成元 素氧 、 、 、 其 氮 硅 碳和铝
等均易 获得 。这些特 点使 陶瓷材料 在液压 元件 的研究 中能得 到广泛应 用 。常用 陶瓷材料 性能如 表 １ 示 。 所
液 压 与 气动
２１ ０ １年 第 ７期
液 压 元 件 的 陶 瓷 化 研 究
王 娟 ，吴张永 ， 自华 ，莫子勇 ，贾伟 亮 张
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅ ａ ｃ ｏ ｙ ｒ ｕ ｉ ｏ ｏ ｅ ｔ ｓ ａ ｃ ｎ ｃ ｒ ｍｉ ｆｈ ｄ ａ ｌ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓ ｃ
Ｗ ＡＮ Ｊ ａ Ｇ ｕ ｎ，Ｗ Ｕ Ｚ ａ ｇｙ ｎ ｈ ｎ —ｏ ｇ，Ｚ ＮＧ ｉｈ ａ ＨＡ Ｚ — ｕ ，ＭＯ Ｚ ・ｏ ｇ Ｉ ｅ－ ａ ｇ ｉ ｎ ，ＪＡ Ｗ ｉ ｉｎ ｙ ｌ
（ 昆明理工大学 流体控制 工程研究所 ，云南 昆明
６ ０９ ） ５ ０ ３
摘
Байду номын сангаас
要 ： 压元件在 使 用过 程 中其 关键 零部件 易磨 损 ， 液 导致 其 密封性 能 降低 而产 生泄 漏 ， 响 液 压 系统 影
的工作 可靠性 。结合 陶瓷材料 的特 点 ， 出采 用陶 瓷化 的方 法对液 压元件 的 关键 部件 进行 改性 ， 提 并对 陶瓷化
其 中， １ ， 材料 的硬度 高 ， 有优 良的耐磨 和 Ａ 基 ０ 具
耐蚀性 ， 可用于制作耐滑动摩擦磨损关键零部件材料 ，
后 的液 压元件进 行磨损 和 失效机 理 分析 。
关键 词 ： 压元件 ； 液 陶瓷化 ； 磨损 机理 ； 失效机 理
中图分类 号 ： Ｈ ３ ． 文献 标识 码 ： 文 章编号 ：０ ０４ ５ （０ １ ０ －０ ００ Ｔ １７５ Ｂ １０ －８ ８ ２ １ ）７０ ９ －３ －
引 言
零 部件可 在环境 复杂 的工 况下 工 作 ， 柱塞 泵 的 滑动 如
轴 承 。因此对液 压元 件 来 说 ， 根据 其 工作 环 境 和性 能
密封性 能 是选 择 和使 用液 压元 件 首 要 关 注 的 问
题 。 目前 ， 大多数 液压 元 件所 采 用 材料 的耐 磨性 和耐 腐 蚀性差 ， 在使用 过程 中极 易 因磨 损使 密 封 失效 而 导 致 泄漏 。如液压 阀 的 阀芯元 件 常采 用 金 属材 料 ， 阀 在 门的开启 、 向过 程 中阀芯 易于磨损 造成 阀 门的泄漏 ， 换
要求， 选择 合适 的 陶瓷材料 。
２ 液压 元件 的陶瓷 化
对液压 元件进行 陶瓷化处 理有两种 技术方案 ： ① 用 陶瓷材 料制作 液压元 件关 键零 部件 ， 即整体 式 陶 瓷 液压元 件 ； 采 用强 度 大 的 金 属材 料 做 基 体 ， 面 ② 表
喷 涂硬度 高 的陶瓷材 料 ， 金 属 材料 和 陶 瓷材 料 的优 使 势 互补 ， 即喷 涂 陶瓷 液压元 件 。
影 响液压 元件 的使 用 寿 命 和液 压 系统 的工 作 可靠 性 ， 同时会造 成环境 污染 ， 因此需 对 液 压元 件 关 键 部位 的 材 料进行 改性 以提 高 其磨 损性 能 。研 究 发 现 ， 陶瓷 材
料具有 高的抗摩 擦磨损 性能及 良好 的化学 稳定性 和热 稳 定性 ， 因此 ， 文采 用 对 液压 元 件 进行 陶瓷化 处 理 ， 本
液 压元件 用途 广 泛 ， 工作 环 境 各 不相 同。例 如 其 液压阀， 一般 工作环 境为 中温 、 冲击 、 少 不受压 、 、 、 拉 弯 剪 和振 动 。阀的破 坏主要 是 因为 阀芯 耐磨性 差而产 生
泄 漏 ， 用在 阀芯 的表 面 喷涂 陶瓷 材料 即可 提高 表 面 采
以提高其耐磨性和耐腐蚀性 ， 改善其密封性能。
１ 陶瓷材料 的特点及 选择 陶瓷 材料是 以铝 硅酸盐 矿物或 某些 氧化物 等为 主
的耐磨 性 。但 对 于常 在高 速 、 载 的环 境 下 工作 的液 重
若用 喷涂技 术 ， 面涂 层在重 载交变 应力 的作 表 要 原料 ， 通过特 定 的化学 工 艺 在一 定 高 温下 制 成 的物 ． 压 元件 ， 剥离 ， 时要采 用整体 式 陶瓷 元件才 能 此 质 。陶瓷材料 的离 子键 或共 价 键 极 强 ， 与金 属 和 高分 用 下极 易脱 落 、 子材料 相 比 ， 其熔 点 高 ， 硬度 、 高温强 度 和弹性模 量高 ，
例如 阀芯 、 密封 件 、 塞 等 ；ｒ： 材 料 韧性 最 好 ， 柱 ＺＯ 基 可
加 工性强 ， 适合 制造 形 状复 杂 的零 部 件 ， 球 阀 、 阀 如 蝶 等 ；ｉ 及 ＳＣ材 料 有 良好 的抗 压 强 度 ， ＳＮ ｉ 用其 制 成 的
２１ ０ １年 第 ７期
液 压 与 气 动
整体 陶瓷液压元 件 的制造 工艺流 程一般 由陶瓷 粉 末 制备 、 预处 理 、 素坯 成形 、 烧结 、 精加 工和成 品等环节
组 成 。工 艺过 程是 把 陶瓷粉末进 行预 处理后 经过 干压 成 型 ， 后进行 烧结 ， 陶瓷微粒 紧密结 合在一 起 。其 然 使 中 ， 结环节 对 陶瓷元件 质量 的影 响最大 。 因为在烧 烧
表 １ 常 用 陶瓷 材 料 性 能
９ １
名 称 密 度 ｇ・ ｍ。 ｃ 硬度 Ｈ Ａ Ｃ Ｒ ／ 抗 弯 强 度 ＭＰ ａ
断 裂 韧性 ＭＰ ａ 抗 压强 度 Ｍ ａ Ｐ
９ ｌ ３ ９Ａ２ ０ ３ ９～ ．５ ． ３ ９ ９ ２ ４０ ５
４５ ． ２ ｏ ２ｏ
适 应其 工作 环境 。
２ １ 整 体 陶 瓷 化 ．
抗 腐蚀 和抗氧化 性 强 ， 热性 好 。 同时 陶瓷 原 材 料对 耐 环境不会 造成 污染 ， 主要 合成元 素氧 、 、 、 其 氮 硅 碳和铝
等均易 获得 。这些特 点使 陶瓷材料 在液压 元件 的研究 中能得 到广泛应 用 。常用 陶瓷材料 性能如 表 １ 示 。 所
液 压 与 气动
２１ ０ １年 第 ７期
液 压 元 件 的 陶 瓷 化 研 究
王 娟 ，吴张永 ， 自华 ，莫子勇 ，贾伟 亮 张
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅ ａ ｃ ｏ ｙ ｒ ｕ ｉ ｏ ｏ ｅ ｔ ｓ ａ ｃ ｎ ｃ ｒ ｍｉ ｆｈ ｄ ａ ｌ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓ ｃ
Ｗ ＡＮ Ｊ ａ Ｇ ｕ ｎ，Ｗ Ｕ Ｚ ａ ｇｙ ｎ ｈ ｎ —ｏ ｇ，Ｚ ＮＧ ｉｈ ａ ＨＡ Ｚ — ｕ ，ＭＯ Ｚ ・ｏ ｇ Ｉ ｅ－ ａ ｇ ｉ ｎ ，ＪＡ Ｗ ｉ ｉｎ ｙ ｌ
（ 昆明理工大学 流体控制 工程研究所 ，云南 昆明
６ ０９ ） ５ ０ ３
摘
Байду номын сангаас
要 ： 压元件在 使 用过 程 中其 关键 零部件 易磨 损 ， 液 导致 其 密封性 能 降低 而产 生泄 漏 ， 响 液 压 系统 影
的工作 可靠性 。结合 陶瓷材料 的特 点 ， 出采 用陶 瓷化 的方 法对液 压元件 的 关键 部件 进行 改性 ， 提 并对 陶瓷化