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陶瓷喷涂涂层摩擦磨损性能

更新时间  2018-08-29 16:26:32 阅读

陶瓷喷涂涂层的摩擦磨损性能

陶瓷喷涂涂层和45钢和橡胶的干摩擦磨损表面的SEM形貌。从(a)可以看出,在干摩擦条件下,涂层的界面处出现高温。A、B、C区的能谱分析表明,元素的比例基本相同。可以看出,当涂层磨损时,橡胶材料没有熔化,但是由于高温,涂层材料的硬度降低,并且涂层表面的接触应力高。在进一步的接触中,当裂纹继续扩展时,将发生分层,并且分层将形成凹坑并暴露出包含未熔颗粒的新的表面层,(b)所示。由于涂层中含有少量未熔颗粒,颗粒脱落并形成小面积的磨粒磨损,导致小沟。

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(c)示出45个钢圈的表面具有明显的燃烧痕迹和深沟。图4示出D区域的碳含量高于E区域中的碳含量。这表明摩擦热能引起接触区表面闪烁温度,导致接触区橡胶材料少量熔融,胶粘剂磨损严重。.


所示,涂层环和试样的磨损损失和磨痕宽度分别为0.001g和6.91mm,小于45个钢环。结果表明,Al2O3-40%TiO2涂层可提高零件的耐磨性,减少磨损材料的磨损。


根据以上分析,在干摩擦条件下,产生的热量不能及时释放,应力集中于涂层的缺陷或晶界,如孔隙,容易产生微裂纹。这些裂纹沿缺陷或晶界生长并形成网状裂纹。涂层具有层状堆叠结构,裂纹形成分层剥离坑。涂层中的未熔颗粒在摩擦和裂纹共同作用下脱落,进入摩擦界面,形成三体磨粒磨损。由于涂层的高硬度,在磨损过程中产生小的沟槽。45钢磨损产生的热量使钢与橡胶之间发生化学反应,形成粘着磨损。深槽产生是因为碎片的硬度等于钢的硬度。因此,涂层的磨损和磨损宽度低于45钢的磨损和磨损宽度。涂层磨损主要为层状剥落,伴有少量的磨粒磨损,而45钢的磨损主要为粘着磨损。


由于船用泵轴类零件大多采用调质45钢制成,为了证明该涂层提高了45钢的耐磨性,选择了调质45钢作为对比。Al2O3-40%TiO2涂层和45钢的摩擦系数与载荷之间的关系如图5所示。从图中可以看出,在2、3和4N载荷下,涂层的摩擦系数分别为0.54、0.52和0.53,而钢的摩擦系数分别为0.58、0.57和0.55。结果表明,摩擦系数随载荷的增加而减小。载荷的增加引起涂层与基体之间的塑性变形,导致球与磨削试样的接触面积增加,摩擦系数降低。在相同条件下,涂层的摩擦系数小于45钢,表明涂层的耐磨性优于45钢。在摩擦磨损过程中,涂层的表面硬度高、承载能力强、摩擦阻力小,比45钢具有更低的摩擦系数。

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