等离子喷涂制备WC-Co-Cu-BaF2/CaF2自润滑耐磨涂层及其高温摩擦性能

通过大气等离子喷涂方法,使用自制的含有WC-Co、Cu和BaF2/CaF2共晶体的复合喷涂粉末,制备出WC-Co-Cu-BaF2/CaF2自润滑耐磨涂层。在200℃、400℃和600℃下进行WC-Co-Cu-BaF2/CaF2涂层和WC-Co涂层的高温摩擦试验,用扫描电镜观察涂层磨损表面微观形貌。结果表明:200℃时,由于WC-Co-Cu-BaF2/CaF2涂层摩擦产物层中含有的WC硬质颗粒引起磨粒磨损,该涂层摩擦因数和磨损率相对较高。而400℃和600℃时,WC-Co-Cu-BaF2/CaF2涂层的摩擦产物层中均无WC颗粒存在,且由于涂层中Cu和BaF2/CaF2等固体润滑剂的作用,生成的摩擦产物层光滑且致密,涂层的摩擦因数和磨损率均较低,在400～600℃下表现出比WC-Co涂层优异的耐磨性能。     

超音速等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层高温性能研究

采用超音速等离子喷涂在20G钢表面制备了NiCr-Cr3C2涂层。通过在涂层表面涂抹7:3的Na2SO4+K2SO4腐蚀介质进行800℃下的热腐蚀试验和高温摩擦磨损试验。采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和轮廓仪分别对涂层的组织结构和磨痕三维形貌进行了表征。结果表明,涂层致密,具有典型的"硬质相+软基体"的耐磨组织;其良好的耐热腐蚀性能是20G钢的15倍;在800℃下NiCr-Cr3C2与Si3N4的磨损行为主要为磨粒磨损和疲劳磨损。     

等离子喷涂制备NiCoCrAlY/BaF2/CaF2/C/Y自润滑涂层及其高温摩擦性能

通过等离子喷涂技术制备润滑相BaF2∶CaF2∶C比分别为3.1∶1.9∶7和15.5∶9.5∶4.9的两种NiCoCrAlY/BaF2/CaF2/C/Y复合涂层,研究了所选固体润滑剂在高温摩擦中对涂层润滑性能和机械性能的影响,分析BaF2/CaF2/C的综合作用,在500℃和800℃时分别对涂层进行高温摩擦试验。结果表明:500℃时,摩擦面比较粗糙,涂层的摩擦因数较高,磨损较为严重,表现出明显的剥落现象;800℃时,涂层表面没有BaF2/CaF2/C等润滑相的存在,发生了摩擦化学反应,摩擦表面生成了一层光滑致密的氧化膜,并存在一定程度的材料转移现象。经过X射线衍射(XRD)分析表明,在高温和摩擦的共同作用下,涂层表面有BaCrO4生成,摩擦因数最低可达0.268,对应的磨损量为0.351 6mm3,有效降低了涂层的摩擦和磨损。在涂层的性能测试中,各润滑相之间的协同作用较好。     

大气等离子喷涂Al2O3-40%TiO2涂层的组织与性能

为提高舰船关重部件的耐磨损、抗腐蚀性能,开展了大气等离子喷涂氧化铝复合涂层技术研究。在45钢表面制备Al2O3-40%TiO2陶瓷涂层,通过扫描电子显微镜、显微硬度计、电子天平、摩擦磨损试验机等仪器设备,分析该涂层的显微结构,测其显微硬度、孔隙率等性能,研究其在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明:涂层均匀致密,孔隙率为1.86%,涂层与粘结层之间有明显的倒钩镶嵌结构;Al2O3-40%TiO2涂层的平均硬度为687.2 HV0.1,同时粘结层起到了硬度梯度作用;在干摩擦条件下,45钢主要为严重的黏着磨损,而涂层的磨损主要以层状剥离为主,伴随着少量磨粒磨损,且磨损量低于45钢。在某舰艇主机正时齿轮密封失效部位表面使用Al2O3-40%TiO2涂层,大大提高了正时齿轮的使用寿命,为舰船关重部件的维修与再制造提供了技术支持和理论参考。     

等离子喷涂制备WC-Co-Cu-BaF_2/CaF_2自润滑耐磨涂层及其高温摩擦性能

通过大气等离子喷涂方法,使用自制的含有WC-Co、Cu和BaF2/CaF2共晶体的复合喷涂粉末,制备出WC-Co-Cu-BaF2/CaF2自润滑耐磨涂层。在200℃、400℃和600℃下进行WC-Co-Cu-BaF2/CaF2涂层和WC-Co涂层的高温摩擦试验,用扫描电镜观察涂层磨损表面微观形貌。结果表明:200℃时,由于WC-Co-Cu-BaF2/CaF2涂层摩擦产物层中含有的WC硬质颗粒引起磨粒磨损,该涂层摩擦因数和磨损率相对较高。而400℃和600℃时,WC-Co-Cu-BaF2/CaF2涂层的摩擦产物层中均无WC颗粒存在,且由于涂层中Cu和BaF2/CaF2等固体润滑剂的作用,生成的摩擦产物层光滑且致密,涂层的摩擦因数和磨损率均较低,在400～600℃下表现出比WC-Co涂层优异的耐磨性能。     

等离子喷涂纳米硫化亚铁自润滑涂层的分析与摩擦学性能

摩擦磨损是造成零部件失效的重要原因,而摩擦磨损过程主要发生在固体的表面,等离子喷涂纳米硫化亚铁自润滑涂层能够有效地减少摩擦面的磨擦和磨损.本研究利用自制的纳米尺寸的硫化亚铁颗粒作为等离子喷涂的喂料,在钢基体表面制成了纳米硫化亚铁自润滑涂层.等离子喷涂制得的涂层成分以硫化亚铁为主,经过XRD分析结果的计算,涂层是纳米结构的硫化亚铁颗粒构成的.用等离子喷涂纳米硫化亚铁自润滑涂层进行摩擦磨损试验,结果表明该涂层具有明显优于热处理后GCr15钢的摩擦磨损性能,相同试验条件下摩擦系数降低了1/3～1/2,磨损体积减小50%～70%,而且在真空条件下的摩擦磨损性能比在大气压下还要好,摩擦系数降低1/3,磨损量降低了70%.     

等离子喷涂—烧结含有氟化物共晶的镍,钴基自润滑涂层

本文叙述了采用等离子喷涂把含有镍、钴基自熔合金和氟化物共晶混合粉末沉积到耐热钢上,经还原气氛烧结,制备一种固体自润滑涂层。于滑动接触的磨损试验机上进行磨损试验表明,涂层组份明显地影响室温下涂层与钛合金之间的摩擦特性,喷涂粉末中CaF_2-BaF_2共晶含量在40～60wt.%(下同),摩擦系数在0.2～0.3之间,并且有较低的磨损率。电子扫描显微分析证实,烧结条件对涂层的结构有显著影响,经1100℃,15分钟烧结的镍、钴基自润滑涂层,结构致密,氟化物共晶分布均匀,改善了涂层的磨损特性和抗氧化特性。从七十年代初开始,固体自润滑涂层用于冶金和航空工业上,降低高温下金属及其合金之间的相对摩擦系数,提高合金加工工具和发动机部件的使用寿命。     

水环境中等离子喷涂纳米/微米喂料Al2O3/TiO2涂层的摩擦学行为

利用纳米结构和常规喂料用大气等离子喷涂方法制备了Al2O3/TiO2涂层,研究了水环境中两种涂层与不锈钢对磨时的摩擦磨损性能.结果表明：水环境中,两种涂层摩擦因数变化不大,但是纳米喂料涂层耐磨性能明显优于常规涂层,同时其对偶的磨损率仅为常规涂层对偶磨损率的1/3～1/5,磨损率随载荷的增加不断增加.讨论了水环境中两种涂层的磨损机制.     

等离子喷涂WC复合涂层耐磨性能

利用大气等离子喷涂技术在45钢基体上制备了WC复合涂层,采用Ml-10摩擦磨损试验机研究了涂层在干摩擦条件下摩擦磨损性能.结果表明:涂层比基体耐磨性高很多,未出现硬质相的剥落;涂层具有典型的"软基体加硬质相"耐磨组织结构,Ni包Al粉末的加入强化了软相,涂层在干摩擦条件下表现出来比较优良的耐磨性;由于气孔不可避免存在于涂层,涂层磨痕在气孔处出现断裂和塌陷现象,因此提高涂层致密性能降低涂层磨损率.     

超音速等离子喷涂NiCrCr3C2/Mo复合涂层的高温摩擦磨损性能*

采用超音速等离子喷涂制备了NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层,借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、高温摩擦磨损试验机等手段,研究了涂层的微观组织、显微硬度及涂层在25、300、500、750℃下的摩擦磨损性能。结果表明:制备的NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层Mo相分布均匀,组织致密、硬度高;温度对涂层的摩擦因数影响显著,随温度的升高,摩擦因数呈先下降后上升再下降的趋势,750℃时因摩擦界面生成MoO3减摩相使摩擦因数最低;NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层在高温下以氧化疲劳剥落为主要失效机制,涂层表面复合氧化膜的形成特点将直接影响涂层的摩擦磨损性能,MoO3的形成是显著提高涂层减摩效果的主要因素。     

电化学沉积镍基MoS_2复合镀层及其宽温域摩擦性能

为了降低纯镍镀层的摩擦因数,研究镍基MoS_2复合镀层适用温度范围,进一步提高金属机件在极端摩擦条件下的服役寿命。采用电化学沉积法在45钢基体表面制备不同MoS_2浓度的镍基固体润滑复合镀层。用复合电镀循环伏安曲线法研究复合镀层的电化学沉积规律,采用XRD、SEM对复合镀层的组织结构及摩擦形貌进行分析探讨,对比分析不同含量MoS_2复合镀层的摩擦磨损性能及机制。结果表明:MoS_2的加入促进了阴极极化,提高了镀层的结晶细致程度;同时能显著降低镀层摩擦因数,在MoS_2浓度为30 g/L的溶液中沉积的复合镀层在室温下的摩擦因数最低为0.02~0.03;在400℃以下摩擦环境中,复合镀层摩擦因数保持在0.02~0.05之间,具有很好的润滑性能;温度超过400℃时,MoS_2将逐渐被氧化为Mo O3,摩擦因数接近0.15,失去润滑效果。     

热喷涂高温自润滑涂层研究现状

鉴于现代高技术装备用高温润滑涂层的服役温度越来越高、条件越来越复杂,且对高可靠性及长寿命等方面的要求日益苛刻,亟需研究新型高温自适应润滑涂层材料在其服役条件下的环境适应性和稳定性。综述了目前国内外对该类涂层的组分设计和相关制备技术,重点分析了利用热喷涂技术制备高温自润滑涂层的研究现状,并从制备工艺和涂层组分调控方面阐述了该类涂层研究取得的成果和存在的问题。提出未来针对热喷涂高温自润滑涂层的制备应利用先进的喷涂设备,选用物相组分相近的喷涂粉末,并结合组分设计调控,以涂层具有良好的涂基力学性能、耐腐蚀性能、抗高温氧化性能为前提,使涂层在高温环境下可借助摩擦物理或摩擦化学过程,来赋予其良好的高温自润滑性能,重点研究涂层的组分构效关系和综合应用性能。运用材料氧化热力学-动力学理论,从涂层"高温力学-高温摩擦学-耐高温稳定性"三方面来考核材料的综合使役性能,并探讨其高温润滑摩擦机理。     

等离子喷涂纳米结构Al2O3/TiO2涂层的组织与性能研究

采用液相喷雾造粒的方法将纳米级Al2O3／TiO2颗粒团聚成适用于等离子喷涂的微米级粉体。并利用等离子喷涂技术成功地制备出含有纳米结构的陶瓷涂层。利用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度计等设备对涂层的微观结构和性能进行检测。结果表明，所制备的涂层中含有适当比例的未熔或半熔的纳米颗粒。涂层的硬度、韧性和耐磨性等性能与传统涂层相比都有了较大的提高。     

NiCrBSi-Mo与QSn-Ni/C涂层摩擦副摩擦磨损性能研究*

采用超音速等离子喷涂制备了NiCrBSiMo和QSn-Ni／C涂层，测试了这种摩擦副涂层的常规性能与摩擦磨损性能。结果表明，所获得的涂层孔隙率低，分别为0．82％（NiCrBSi-Mo涂层）、0．76％（QSn-Ni／C涂层），结合强度高，分别为62.2MPa、28．9MPa，两种涂层摩擦副摩擦因数（0．0043）仅为块体材料18Cr2Ni4WA与ZQPb30摩擦副（0．0093）的1／2，相应磨损量（1．1mg／h）也仪为块体材料磨损量（15．6mg／h）的1／15，显示出涂层摩擦副优异的减摩耐磨性能。     

激光熔覆自润滑复合涂层研究进展及发展趋势

结合激光熔覆自润滑涂层实例,从材料设计、制备工艺、性能优化等方面综述了激光熔覆自润滑涂层的研究现状、存在的问题及发展方向。总结了常用固体润滑材料的摩擦学性能特点,并就如何选择自润滑材料、包覆技术和宽温域润滑的研究进展进行了简要阐述。讨论了激光熔覆制备自润滑复合涂层中软质润滑相和硬质耐磨相之间的关系,以及熔覆材料成分对涂层摩擦学性能的影响。简要分析了裂纹成因及控制涂层质量的常用手段,重点探讨了激光工艺参数对涂层中润滑相体积分数和分布状态的影响,并总结了激光熔覆自润滑涂层在工程中的应用,以期为激光熔覆技术的发展提供参考。目前激光熔覆自润滑涂层的应用已初具规模,但在润滑剂的失效与防护、新材料的研究与应用、制备工艺的优化以及针对特殊环境下的摩擦磨损实验研究等方面仍存在较大发展空间。     

激光重熔等离子喷涂Al2O3–13 %TiO2涂层的组织结构

采用等离子喷涂方法制备Al2O3–13%TiO2涂层,对涂层进行激光重熔处理。利用电子扫描显微镜(SEM)观察涂层断口组织,金相截面组织和金相表面组织形貌,分析激光重熔处理后涂层的凝固过程。结果表明:激光重熔处理,使涂层由块状结构转变为平行排列,垂直于基体方向生长的柱状晶和柱状枝晶结构。由于金属基体温度低、散热快,使得陶瓷涂层上下温差大,诱发了陶瓷晶粒的定向生长,这是使陶瓷晶粒垂直于基体生长的主要原因。     

颗粒增强铝基涂层的组织结构与摩擦学性能

选用常规微米尺度Al2O3粉体和纳米结构Al2O3-TiO2粉体作为硬质颗粒,采用等离子喷涂方法在45钢基体上制备了Al2O3/Al2O3-TiO2颗粒增强铝基复合涂层,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和维氏硬度计观察和测试涂层的形貌、物相及显微硬度,通过滑动摩擦磨损试验分析涂层的摩擦学性能。结果显示,Al/Al2O3涂层的表面形貌和纯铝涂层非常相似,Al/Al2O3-TiO2涂层表面可以看到未熔、半熔和全熔的增强相存在。Al/Al2O3涂层的主要物相为Al和α-Al2O3,Al/Al2O3-TiO2涂层的主要物相为Al、α-Al2O3和TiO。随着增强相加入量的提高,Al/Al2O3涂层和Al/Al2O3-TiO2涂层的硬度不断提高;当添加量为30%时,硬度分别比未加增强相时提高了67%和76%。加入增强相的涂层的平均摩擦因数都有较大幅度的减小,加入30%Al2O3的Al/Al2O3涂层的磨损量比未加入增强相涂层的磨损量下降85.6%,Al/Al2O3-TiO2涂层的磨损量比未加入增强相涂层的磨损量下降74%左右,表明硬质颗粒Al2O3和Al2O3-TiO2的加入,可显著提高涂层的耐磨性。     

等离子喷涂Al2O3-13%TiO2涂层的海水腐蚀磨损性能

基于等离子喷涂技术构筑了高耐磨、耐蚀的Al2O313%TiO2涂层（AT13涂层）,利用Rtec磨蚀试验机研究AT13涂层在干摩擦、去离子水和人工海水介质中的摩擦磨损性能,并利用电化学工作站分析了涂层在静态腐蚀和滑动磨损中的开路电位和极化曲线的变化,探讨了AT13涂层的腐蚀磨损机理。结果表明：热喷涂AT13涂层由αAl2O3、γAl2O3、金红石型TiO2和Al2TiO5相组成,其中富Ti相呈条带状分布于富Al基体中;AT13涂层在海水工况具有较好的润滑性,与干摩擦相比,其摩擦因数减小了0.15,且具有较好的稳定性;在3种工况下,AT13涂层都具有优异的耐磨损性能,海水润滑条件下,AT13涂层具有最小的磨损率,且随载荷的增加而减小;磨损过程加重了海水对涂层的腐蚀,但影响较小。     

等离子喷涂Cu-Al2O3复合涂层制备及摩擦学性能研究

目的研究铜的添加对Al_2O_3涂层摩擦磨损性能的影响。方法采用等离子喷涂技术在20钢表面分别制备Al_2O_3和Cu-Al_2O_3涂层。对两种涂层显微硬度、结合强度、摩擦磨损性能进行对比研究,并分析涂层的相组成、组织结构、磨损形貌。结果 Al_2O_3原始粉末含有α-Al_2O_3相,制成涂层后有γ-Al_2O_3新相生成。Cu-Al_2O_3原始粉末主要由Cu、α-Al_2O_3相组成,所制备Cu-Al_2O_3涂层有γ-Al_2O_3和Cu_2O新相生成。两种涂层均由基体、粘结层、涂层组成,各层之间有明显的界面,层与层之间结合良好。Cu-Al_2O_3涂层较Al_2O_3涂层孔隙、微裂纹减少。添加铜后,结合强度明显提高,Al_2O_3涂层的结合强度为7.56 MPa,Cu-Al_2O_3涂层的结合强度为15.96 MPa,而显微硬度变化不大。Cu-Al_2O_3涂层的摩擦系数明显降低,且波动幅度较小;磨损率为5.93×10~(-4)mm~3/m,比Al_2O_3涂层降低了14.68%。与Al_2O_3涂层相比,Cu-Al_2O_3涂层磨痕处剥落坑面积减小,磨损表面比较平整,剥落现象减轻,主要磨损机制为剥落。结论铜的添加改善了Al_2O_3涂层的摩擦磨损性能。     

纳米-亚微米MoS2涂层的结构和摩擦性能

利用等离子喷沫技术在GCr15钢表面制备了纳米-亚微米MoS2固体润滑涂层。采用MHK-500型摩擦磨损试验机在油润滑条件下测试了MoS2涂层的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪观察分析了涂层的表面和断面的磨损形貌以及涂层的物相组成。结果表明，纳米-亚微米MoS2涂层的物相主要为六方的MoS2，还有少量的Mo,Mo2S3和MoO3。涂层的晶粒尺寸在100-400nm。与GCr15钢原始表面相比，纳米-亚微米MoS2涂层的减摩耐磨性有了明显的提高。摩擦系数降低近1倍，在载荷为375N的条件下，磨损量也降低近1倍。