陶瓷瓷磚摩擦磨損是自然界中的一種常見現象。摩擦是由于微區域接觸引起的原子或分子之間的相互作用而阻礙其相對運動的現象;磨損是指由于相對運動而損失兩個表面的物質。
一般來說,熱噴涂涂層結構比同類材料的鑄造或鍛造結構具有更高的耐磨性。這是因為在熱噴涂過程中,顆粒經過高速淬火后,形成了一定孔隙的特殊結構。在金屬涂層中,變形顆粒周圍會形成少量氧化物。涂層的微孔結構不僅有利于零件表面潤滑膜的維護,還能容納磨損產生的碎片,有利于提高零件表面的耐磨性。
陶瓷瓷磚耐磨涂層的性能要求
陶瓷瓷磚耐磨涂層的要求取決于耐磨涂層與基材的力學匹配、化學匹配、施加載荷的方向和大小以及涂層本身的性能。根據耐磨涂層的不同應用,涂層的耐磨性、化學穩定性、屈服強度、抗裂紋核和生長能力都受到影響。
(1)涂層組合強度要求。耐磨涂層的首要要求是確保涂層和基體具有足夠的組合強度。因此,基體材料和涂層材料的選擇和設計應以確保涂層的牢固組合為前提。
1)基體應無變形。在高負荷條件下使用耐磨涂層時,基體應具有足夠的硬度和屈服強度,以支撐涂層不變形。
2)涂層與基體材料的彈性模量匹配在彈性應變條件下,如果涂層與基體的彈性模量不匹配,涂層與基體的界面就會產生陡變應力。如果涂層的剛度大于基體,涂層中的應力就會增加。隨著載荷與涂層與基體之間彈性模量差異的增加,應力也會增加。
3)涂層與基體材料的剛度匹配。為了使硬耐磨涂層具有較長的使用壽命,涂層應合理匹配基體材料的剛度。如果剛度高的涂層沉積在剛度小的基體材料上。由于剛度不匹配,涂層中的拉應力會增加,導致涂層中形成裂紋,影響基體,導致涂層早期損壞。如果涂層與基體材料的熱膨脹系數不匹配,則會因體積變化而產生應力。一般來說,涂層與基體相比非常薄。因此,基體的熱膨脹基本上不受涂層熱膨脹的影響,而涂層的熱膨脹則強烈受基體熱膨脹的影響。由于熱膨脹不匹配,涂層與基體產生的熱應力基本集中在涂層中。熱膨脹系數差越大,涂層中的應力越大,裂紋甚至剝落的趨勢越大。這是許多耐磨涂層在嚴重磨損前過早剝落失效的主要原因之一。
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