摩擦磨损是自然界的一种普遍现象。摩擦是两配合表面之间由于微区接触而产生的原子或分子间的相互作用所引起的阻碍其相对运动的现象;而磨损是指两配合表面的物质由于相对运动而不断损失的现象。只要存在物体表面间的相对运动就必然会出现摩擦,有摩擦就必然伴随着磨损,可产生磨损的工作条件包括滑动、微振、冲击、擦伤、侵蚀等。

但由于磨损原因的复杂性和磨损类型的不确定性,在进行耐磨涂层选择时,必须分析清楚零部件的工作环境。采用热喷涂技术可以增大软基体或已经发生磨损的基体的耐磨损性能。一般来说,与同类材料的铸造或锻造结构相比,热喷涂涂层结构具有更高的耐磨性能。这是由于在热喷涂过程中粒子经受高速淬火以后,形成了具有一定孔隙的特殊结构,在金属涂层中,变形粒子周围还会形成少量氧化物。涂层所具有的微观孔隙结构不仅有利于零件表面润滑膜的保持,而且能够容纳磨损产生的碎屑,对提高零件表面的耐磨性能有利。

根据摩擦表面的磨损过程及其破坏机理,可将磨损分为磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损、微动磨损、冲蚀磨损和高温磨损,高温磨损实质上是粘着磨损和磨粒磨损的综合。

各类磨损的特点及其对涂层材料的性能要求见下表所示。

依据耐磨涂层使用环境的差异,应选择不同的喷涂材料及喷涂工艺,例如:

(1)软支承用涂层“这类涂层允许磨粒嵌入,也允许变形以调整轴承表面。喷涂材料多为有色金属,如铝青铜、磷青铜、巴氏合金和锡涂层等。如铝青铜、磷青铜、巴氏合金和锡涂层等。具体应用零件如:巴氏合金轴承、水压机轴套、止推轴承瓦、压缩机十字滑块等；

(2)硬支承用涂层 硬支承表面通常在高载荷和低速度工况条件下工作,该类支承一般用于可嵌人性和自动调整性不重要的部位,以及润滑受限的部位。喷涂材料可选用镍基、铁基自熔合金,氧化物和碳化物陶瓷(如Al203-Ti02,Co-WC等)、难熔金属Mo以及Mo加自熔合金等。具体应用零件如:冲床减振器曲轴、防擦伤轴套、方向舵轴承、涡轮轴、主动齿轮轴颈和活塞环燃料泵转子等；

(3)耐磨粒磨损涂层 当使用温度低于540 ℃时,涂层要能经受外来磨料颗粒的切削和犁沟作用,涂层硬度应超过磨粒硬度;涂层材料可选用自熔合金加Mo或 Ni/Al混合粉、高铬不锈钢、Ni/Al丝、T8钢以及自熔合金加Co/WC混合粉。具体应用零件如:泥浆泵活塞杆、抛光杆衬套、混凝土搅拌机的螺旋输送器、烟草磨碎锤、心轴、磨光抛光夹具等。当耐磨粒磨损涂层的使用温度在538~843℃之间时,涂层要求在高温下有超过磨粒的硬度,还必须要有良好的抗氧化性,可采用铁基、镍基、钴基喷涂材料(如钴基Cr、Ni、W合金粉,Ni/Al丝,奥氏体低碳不锈钢,镍、钴自熔合金等)以及Cr3C2金属陶瓷粉;在受冲击或振动负荷时,若温度低于760 ℃,自熔合金较好;而当侵蚀严重时,采用Cr3C2;如主要用于抗氧化,则可采用铁、镍、钴基涂层。

(4)耐硬面磨损涂层 当使用温度低于538 ℃时,磨损是由于硬面在较软表面上滑动时,硬的凸出部分使软表面开槽而导致刮出碎屑,此碎屑具有同磨粒样的作用。这种情况下要求涂层要比配对表面硬,可采用某些铁基、镍基、钴基喷涂材料,自熔合金,有色金属(例如加铁铝青铜),氧化物陶瓷,碳化钨及某些难熔金属涂层材料。具体应用零件如拉丝绞盘、制动器套筒、拨叉、塞规、轧管定径穿孔器、挤压膜、导向杆、浆刀、滚筒、刀片轧碎机、纤维导向装置、成形工具和泵密封圈等。当耐硬面磨损涂层的使用温度在540~815 ℃时,虽基本情况与以上相同,但由于磨损在高温下会加剧进行,所以,需采用钴基自熔合金、Ni/Al及碳化铬涂层材料。当温度低于760 ℃且有冲击负荷时,宜选用自熔合金;温度更高时宜选用Cr3C2涂层;以抗氧化为主则选Ni/Al等。具体应用零件如:锻造工具、热碎辊、热成形模具；

(5)耐微振磨损涂层 由于磨损通常是由不可预计的微振引起的,所以当使用温度小于540 ℃时,应选韧性较好的涂层,如自熔合金,氧化物、碳化物金属陶瓷,某些Ni、Fe、Co基喷涂材料和有色金属等。具体应用零件如:伺服马达枢轴、凸轮随动件、摇臂、气缸衬套、防气圈、导叶、螺旋浆加强杆等。当耐微振磨损涂层的工作温度在538~843 ℃时,由于工作温度较高,可采用特定的铁基、镍基、钴基材料及金属碳化铭陶瓷材料。具体应用零件如:喷气式发动机的涡轮机气密圈、气密环、气密垫圈和涡轮叶片等；

(6)耐气蚀涂层 因涂层要承受液体流中的气体冲击,故要求涂层具有良好的韧性、高的耐磨性、耐流体腐蚀、无脆性。可用Ni基自熔合金、含Al 9.5%、Fe1%的铜合金,含Ni38%的铜合金,自熔合金加Ni/Al混合粉,316型不锈钢,超细的Al203及纯Cr203等,且所有的涂层都应该经过密封处理。具体应用零件如:水轮机叶片、耐磨环、喷头和柴油机气缸衬套等；

(7)耐冲蚀磨损涂层 这些涂层要能经受尖锐的硬颗粒引起的磨损。可采用几种Ni基自熔合金粉、自熔合金加细铜混合粉、高Cr不锈钢粉、超细Al203粉、纯Cr203粉、Al2o3 87%+TiO213%复合粉和Co/WC复合粉。具体应用零件如:抽风机、水电阀和旋风除尘器等。

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