耐磨涂层

镁合金耐磨涂层的制备方法 热喷涂技术热喷涂技术是表面防护和强化的技 术之一，是表面工程中一门重要的学科。所谓热喷 涂就是利用某种热源，如电弧、等离子弧、燃烧火 焰等将粉末状或丝状的金属和非金属涂层材料加热 到熔融或半熔融状态，然后借助焰流本身的动力或 外加的高速气流雾化，并以一定的速度喷射到经过 预处理的基体材料表面，与基体材料结合而形成具 有各种功能的表面覆盖涂层的一种技术。
得到的有机硅聚酰亚胺酸加 热脱
（3）聚氨酯耐磨涂层 聚氨醋树脂是一种性能介于塑料和橡胶之 间的特种弹性体，具有较好的耐磨性、抗撕裂 和耐冲击性能。但由于聚氨醋分子中含有一 NCO、一OH和脲等强极性基团，表面能相对较 高，滑动摩擦系数偏大，易产生摩擦热。因此， 在～些要求减摩耐磨领域的应用受到了限制 11410用聚醚多元醇与甲苯二异氰酸醋反应，合 成分子链末端带有一NCO基团的预聚体，按不 同的配方加入不同的添加剂，可以制得多种耐 磨聚氨酯涂料””。在聚氨醋中添加有机硅、 有机蜡、含氟材料、无机添加剂均可改善聚氨 酯的耐磨性能。
耐磨涂层
Байду номын сангаас
•定
•研 究 背
义
景
•组
•成 •研
成
膜 究
及
分
机 进
类
理 展
耐磨涂层（resistant coating）指的是 一种用具有耐摩擦力的防粘涂层涂敷的基材， 该涂层厚度与所说的陶瓷颗粒的最长直径之 比为0.8～2.0。 另一种用具有耐摩擦力的防粘涂层涂 敷的基材，该涂层包括底涂层与面涂层，底 涂层与面涂层的总厚度与陶瓷颗粒的最长直 径之比为0.8～2.0。 还包括一种能在平滑的基材上形成附 着涂层并显示耐磨性的组合物，其中陶瓷颗 粒的量足以提供在由所说的组合物形成的涂 层的每1厘米长的横截面上至少为3个这样 的颗粒。其用途是为了为降低物料对设备部 件冲刷造成的磨损，在设备部件表面涂敷一 层耐磨材料起到保护设备部件基材的作用。
热喷涂法自从20 年代初期研制成功并发展至今， 不论在技术上还是在应用上都发生了重大的突破。 热喷涂技术发展到90 年代初期，所喷涂层也已分成 保护性涂层和功能性涂层两大类。保护性涂层主要 用于耐磨、耐热、耐蚀的零部件及设备。而功能性 涂层则主要用于电、磁、光、生物、机械等领域。 并且单一喷涂方法所形成的涂层性能狭窄，缺陷较 多，人们的注意力已逐渐转向复合喷涂及对涂层的 改性研究上，热喷涂技术的发展与应用不仅没有停 留在原来的基础上，而且随着国与国的竞争越演越 烈。
喷涂 一种新型的实用工程技术目前尚无标准的分类方法，一般按 加热和结合方式可分为喷涂和喷熔：前者是机体不熔化，涂 层与基体形成机械结合；后者则是涂层再加热重熔，涂层与 基体互溶并扩散形成冶金结合。喷射材料有很大选择性，根 据需要选择符合物理特性的材料作喷体，氧化铝、碳化钨、 锌、镍合金等等金属与非金属材料都可以作为喷料。目前技 术不成熟，涂层至多1mm。一般用于轴承、活塞等精度要求 的零件防磨。
金属陶瓷涂层的研究现状 金属与陶瓷材料各有其独特的优异性能和明显 的性能弱点，如何把金属与陶瓷材料各自的优势性 能结合起来，一直是材料科学与工程界研究的方向。 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，大大拓宽了金属材料和陶瓷材料各自的 应用范围，在航空、航天、化工、机械、电力等工 业领域得到成功应用。在工业上应用最广的金属陶 瓷涂层主要有：Cr3C2-NiCr、WC-Co。大多采用 HVOF、等离子及爆炸喷涂工艺。
采用铝系合金等离子喷涂技术对活塞环、同步 环及气缸等零件进行喷涂时，涂层具有良好的耐磨 性、高结合强度及优异的耐粘着磨损性，在有润滑 油的条件下具有良好的抗咬死性和抗拉伤性能。高 碳钢丝、不锈钢(Crl3型、18-8型等)合金丝是常用的 耐磨耐蚀喷涂材料。具有强度较高、耐磨性好、来 源广泛、价格低廉等特点。NiCr涂层具有较好的耐 热、抗腐蚀及抗冲蚀磨损的性能，可作为电站锅炉 的过热器管和再热器管的防护涂层，采用火焰和等 离子喷涂方法可制备具有不同组织结构的NiCr金属 耐磨涂层，涂层中孔隙率和氧化物含量较高。
耐磨涂层， PVD离子
汽车玻璃水性耐磨涂层
超级耐磨涂 层
耐磨涂层按成型 工艺通常可分为热喷 涂耐磨涂层和化学粘 接耐磨涂层。热喷涂 耐磨涂层是采用等离 子喷涂、电弧喷涂、 火焰喷涂在金属表面 喷涂陶瓷、合金、氧 化物、氟塑料等形成 的耐磨涂层。
化学粘接涂层是指采 用各种树脂、弹性体等 配制的耐磨涂层胶，涂 敷到金属表面后自然戒 加热固化所得的耐磨涂 层。采用热喷涂技术和 化学粘接技术所得到的 耐磨涂层均具有优良的 耐磨性能。
钛合金耐磨涂层的制备方法
以钛基Cr203，合金粉末为原料，采用 CO2激光熔覆技术，在钛合金基体表面获得了 良好冶金结合的梯度耐磨涂层。基体材料采用 i6A14V合金，试样尺寸：30mm×20mm x 5mm。钛基合金粉末，机械充分混合，其中 Cr203粉颗粒直径为20～40微米；Ce02粉末 纯度至99．99％，保温150℃，烘烤24小时。 使用SSX-550型扫描电镜和BX5 1 M型光学金 相显微镜观察熔覆层宏观和微观形貌。激光熔 覆工艺参数为：激光功率1，5～2．5kW，扫 描速度5～15mm／s，光斑直径3ram，比能 6～12kJ／cm2。功率密度0。2～0。5kW／ mm2，高纯氩气保护。无预热保温装置。多道 激光熔覆的搭接率为30％。
氧化锆陶瓷 氧化锆陶瓷是近几年发展比较快的陶瓷，它具有密度大、 硬度较高，特别是其机械性能即抗弯强度和断裂韧性高于 其它非金属材料，已广泛应用于石油泵套、汽缸内衬、喷 嘴等耐磨高温结构部位，应用前景看好。但氧化锆原料市 场上价格为60-80元/公斤，非常昂贵，很大限制了其广 泛应用。 抗弯强度[Mpa] 750 断裂韧性Mpa.m3/2 6-8 密度[g/cm3] 5.8-6.0 导热系数 [W/m.k] 2.5-2.9 莫氏硬度 8.5
等离子喷涂 等离子喷涂法是热喷涂技术中最具发展潜力的方 法之一。其原理是某种气体如氮、氩、氢及氦等通 过压缩电弧时会产生电离而形成电中性的等离子体 （是物质除气、液、固态外的第四态）。等离子弧 的能量集中很高温度（其焰流的温度在万度以上） 将粉末材料雾化并喷射在基体表面形成涂层。
金属涂层的研究现状 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。一般采用火焰喷涂、电弧喷 涂、等离子喷涂、HVOF及爆炸喷涂工艺，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。
化学粘接耐磨涂层 （1）环氧树脂耐磨涂层 环氧树脂(EP)是一种性能优异、应用广泛的热固性 树脂，但由于固化后形成较致密的芳香结构，交联 密度大，内聚力高，因此其变形能力差，呈脆性状 态。为克服此缺点，国内外学者对此进行了大量改 性研究。
（2）聚酰亚胺耐磨涂层 聚酰亚胺(PI)作为高性能工程塑料，具有良好的力 学性能，耐高温性能，绝缘性能，以及减摩耐磨性 能，被广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。
电弧喷涂 电弧喷涂是将两根彼此绝缘的喷涂丝材机械送 入雾化气流区的一点，引燃的电弧使丝端部加热融 熔并达到过热状态，强烈的压缩空气流使融熔的金 属喷射、雾化，并以微粒方式以200～300m/s 高速 冲击到经过预先制备的工件表面上，在基体表面形 成涂层的方法。该工艺具有设备一次投资少、使用 方便、效率高等特点，但是涂层材料必须是导电的 金属及合金丝，因而其应用受到了一定的限制。但 它的高效率使得它在喷涂Al、Zn 和不锈钢等大面积 防腐涂层材料方面成为首选工艺，而且特别适合于 野外作业。
研究背景
摩擦是我们经常遇到的现象。假如没有摩擦，手中 的东西会滑掉，人会寸步难行，缝好的衣服会一片片掉 下来，开劢的车辆停丌下来；你也看丌到乒乓球比赛中 精彩的弧圈球，因为这也是乒乓球运劢员巧妙运用摩擦 的结果。但是，摩擦有功也有过。据估计，丐界上有1/3 到1/2的能源被摩擦消耗掉。摩擦会带来材料的磨损，这 丌仅损耗大量材料，而丏损坏机器和工程结构，降低工 作效率。寺找和研制耐磨材料一直是材料技术与家的一 项重要任务。
（4）聚醚醚酮耐磨涂层 聚醚醚酮(PEEK)具有高强度、高韧性和高耐热 性，其耐摩擦磨损性能突出，已成为重要的自润滑 减摩耐磨材料，可在无润滑、高温、潮湿和腐蚀等 恶劣环境下取代传统金属材料使用。
（5）聚醚砜耐磨涂层
聚醚砜具有优良的自润滑性、电绝缘性及阻尼 性，以及优良的力学性能、热稳定性、化学稳定性、 抗高温蠕变性以及可Jjor性能。其To为225 ℃，长期 使用温度可达180℃。
碳化硅耐磨材料 碳化硅制作工艺与氧化铝的关不多，和氧化铝一样碳化硅也是 一种重要的工业防磨材料，像一般常见的砂磨片就是用碳化硅 做的，碳化硅的抗磨损性能比较优良，但比氧化铝还是差一点 点，但在聚冷聚热方面它比氧化铝更好，所以现在碳化硅用的 最多的地方还是做耐火材料，如高温窑炉的内衬耐火砖、烧板 等。 密度 ≥3.2g/cm3 熔点 2840 硬度 8.5 导热系数 33.5-502.4W/M•K 热膨胀系数 (4-5)×10-6 M/M•K
pvc塑料地板耐磨涂层;汽车轮毂
热喷涂工艺需与门的设备和熟练的操作技 术，涂层相对轳薄，大面积施工效率低，一般 用作轳小部件的处理。化学粘接工艺简单，一 般只需按照配好的耐磨胶，均匀涂敷于需防护 的部位即可，尤其适用于大面积物流冲刷件的 防磨处理。
粘接耐磨涂层是以高分子材料为粘料，加 入耐磨填料、固化剂以及其他劣剂制备成耐磨 涂料，涂覆于基材表面，固化后可以起到防止 基材表面磨损的作用，戒用于修复已磨损的基 材表面。粘料是耐磨涂层的基本成分之 ，它在 很大程度上决定了涂层的粘附力、强度、耐温 性、耐磨性等基本性能。通常采用的粘料有环 氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树 脂、聚氯酯、聚醚醚酮、聚醚砜等。固体润滑 剂材质轳软，当不其他材料对磨时，能在2个 表面形成固体润滑膜，从而减小摩擦系数来增 加耐磨性。常用二硫化钼(MoS2)、石墨、聚四 氟乙烯(PTFE)、金属氧化物、卤化物、硒化物、 软金属等充当固体润滑填料。以固体润滑剂为 主要填料形成的粘接耐磨涂层有时也称为固体 润滑涂层。
氧化铝耐磨陶瓷 耐磨陶瓷采用100目以下的AL2O3同时添加多种耐磨材料的配 方，100吨压机压、或等静压制成型，经1700℃高温烧结，具 有密度大、硬度高、耐磨损等特点。一般而论耐磨陶瓷的耐磨 性相当于锰钢的10倍，高铬铸铁的8倍。氧化铝耐磨陶瓷材料 广泛用于火电厂磨煤及除灰系统，如粗、细粉旋风分离器、一 次煤粉风管、弯头、烟道、排粉机蜗壳、球磨机出口、除灰排 渣系统等；钢铁烧结厂的除尘管道、混合料仓、混合圆筒等； 水泥厂的选粉机、溜槽、风机等；港口码头的卸船机、装船机、 料斗上等多种工业设备上。 密度 ≥3.6g/cm3 莫氏硬度 ≥9 抗弯强度 ≥290MPa 断裂韧性KIC ≥4.8 MPa•m1/2 导热系数 20W/M•K 热膨胀系数 7.2×10-6 M/M•K
陶瓷涂层的研究现状 热喷涂陶瓷粉末包括氧化物、碳化物、硼化物、 氮化物及硅化物等，是金属元素和非金属元素组成 的晶体或非晶体化合物。陶瓷涂层具有高熔点、高 硬度和良好的耐磨性、耐腐蚀性以及高温稳定性等 特点。但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。目前常用的陶瓷涂层有A12O3、TiO2、 Cr2O3、ZrO2、WC、TiC、Cr3C2、TiB2等，一般 采用等离子喷涂、火焰喷涂、HVOF和爆炸喷涂技术 制备。
火焰喷涂 火焰喷涂是所有热喷涂方法中应用最早的一种喷涂 方法，它是以气体的燃烧发出热源，将线材或粉末加热至 熔融或塑性状态，在高速气流（压缩空气）作用下，将雾 化的颗粒喷涂于工件表面，形成涂层。它具有设备简单、 工艺成熟、操作灵活、投资少、见效快的特点，可制备各 种金属、合金、陶瓷及塑料涂层，是目前国内最常用的喷 涂方法之一。