等离子喷涂典型耐磨涂层材料体系与性能现状研究

等离子喷涂作为重要的热喷涂技术之一,在零件表面强化处理与再制造损伤修复领域具有广泛的应用.由于不同机械零部件工作环境(温度、转速、腐蚀环境、润滑状况等)、基体材质及运动形式等因素存在较大的差异,因而通常需根据其具体服役工况选择最优的表面强化涂层,以满足零件表面摩擦学性能需求,提升机械装备的综合服役性能.基于此,对国内外采用等离子喷涂技术所制备的典型耐磨涂层的材料体系及涂层性能进行了详细地综述,系统介绍了组织成分、物相结构、力学性能、服役工况等因素对典型涂层(包括金属基涂层、陶瓷基涂层及多相复合涂层等)摩擦学性能的影响机理.结果表明,涂层的摩擦学性能受到涂层自身特性相关的内因(包括孔隙率、力学性能、组织成分等)和服役工况相关的外因(包括载荷、频率、润滑状态、工作介质等)的影响;典型金属基耐磨涂层包括Fe基、Ni基和Mo基涂层等,通过表面处理、后处理和工艺优化等手段,可显著改善涂层的摩擦学性能;采取不同的喷涂方式因颗粒熔化程度差异,使陶瓷基涂层产生不同的磨损程度;针对纳米、微米结构的陶瓷基涂层进行对比分析,发现纳米涂层通过吸收应力而降低磨损;复合涂层通过添加润滑相能够降低其摩擦因数、减轻涂层磨损,其中相较于单一润滑相,多组润滑相能通过发挥协同润滑效果,使涂层在不同温度区间下保持良好的耐磨性.最后,对等离子喷涂涂层耐磨性能的提升和优化方向进行了展望.     

表面涂层技术在攀钢热轧板厂的运用

介绍了表面涂层技术在攀钢1450型热轧机热输送辊上的应用状况及效果.实践证明,利用表面涂层技术赋予材料表面耐磨、耐蚀、耐疲劳、耐辐射等特殊功能,可达到提高产品质量、延长使用寿命、节约能源和资源的目的。     

热喷涂金属基防滑耐磨涂层的研究进展

采用热喷涂技术制备的金属基防滑涂层能有效增强材料表面间的摩擦阻力,同时在耐磨及防腐等方面表现出良好的性能,在工业生产、海洋平台及船舶甲板等领域有广泛应用。相对于高分子防滑涂层,金属基涂层具有使用寿命长、摩擦系数稳定、不使用有毒溶剂等优点。首先介绍了金属基防滑涂层的防滑原理、制备工艺及特点,分别阐述了四类金属基(Al基、Fe基、NiCr基和Co基)防滑涂层的研究现状及其应用背景,分析喷涂工艺参数、粉末参数、服役环境等因素对涂层摩擦学行为的影响规律。作为防滑涂层,Al基涂层具有良好的耐腐蚀性能且价格相对低廉;Fe基、NiCr基均表现出较好的抗高温磨损性能及耐蚀性能,但Fe基非晶涂层成本偏高;Co基涂层的低温耐磨性较优越。在实际应用中需要根据服役条件选择防滑材料,再根据材料本身特性选取相应的喷涂工艺。最后提出新型防滑材料、涂层制备技术及先进表征技术应是今后金属基防滑涂层的重点研究方向。     

冷喷涂硬质合金耐磨涂层研究进展

硬质合金涂层具有高耐磨性与高耐腐蚀性等优势,因此广泛应用于冶金等领域的耐磨、耐蚀防护中。采用传统热喷涂技术制备硬质合金涂层,其高温会导致涂层材料产生相变、氧化、脱碳等问题,从而损害涂层的服役性能。冷喷涂技术作为一种新兴的涂层制备技术,具有低温的特点,可避免传统热喷涂方法所带来的涂层质量问题,成为硬质合金涂层制备的潜在技术。在简述冷喷涂技术原理及其沉积机理的基础上,综述了冷喷涂制备硬质合金耐磨涂层(如WC-Co、WC-Ni、Cr3C2-NiCr等),以及影响涂层硬度、耐磨性等力学性能的主要因素,包括硬质相、黏结相的种类、含量和尺寸等。综合比较了冷喷涂与超音速火焰喷涂制备的硬质合金涂层的耐磨性能,分析了后处理(喷后热处理、搅拌摩擦处理)对冷喷涂硬质合金涂层耐磨性的影响。最后,提出了冷喷涂技术在硬质合金耐磨涂层制备方面的局限性,并对未来发展进行了展望。     

电火花表面改性/合金化技术研究进展

电火花表面改性/合金化不同于传统的表面处理技术,它基于电火花加工的原理,利用放电产生的高温使电极瞬间熔化,并与基体发生冶金化学反应形成涂层.涂层成分设计不同,具有耐磨、耐蚀等不同功能.涂层的厚度可控,成分和硬度分布具有梯度性.介绍了电火花表面合金化技术的特点和原理,综述了国内外的研究进展情况,分析了能量等因素对电极和工...     

面向零件修复的感应熔覆法制备涂层的工艺试验

表面涂层技术可以用来修复零件尺寸与形状偏差,同时可以获得材料表面耐磨、耐蚀、耐热等性能,使零件恢复应有的功能。开展了利用感应熔覆工艺制备镍基ZrO_2涂层的工艺试验,通过优化粘结剂、涂层成分、表面预处理以及加热机制等工艺参数,获得了实现良好冶金结合的ZrO_2涂层,微观组织均匀;涂层厚度达到750μm,表面硬度为736.8 HV,可以满足零件表面修复的要求。     

金属碳化物涂层的反应熔覆研究进展

反应熔覆制备金属碳化物涂层是在熔覆过程中原位生成碳化物颗粒相,来增强基体表面的耐磨耐蚀性能。综述了反应熔覆制备金属碳化物涂层的材料构成、工艺方法、组织、力学性能及发展方向。     

含金耐磨耐蚀涂层的制备及性能研究进展

材料在使用过程中经常会因为磨损和腐蚀而导致失效，采用表面改性技术制备涂层来改善材料的耐磨性和耐蚀性是一种经济、高效的方法。由于金具有低剪切强度、化学稳定性好和自润滑作用等优点，在涂层中引入金可以显著改善材料的耐磨性和耐蚀性。综述了含金耐磨耐蚀涂层目前主要的制备方法、金的润滑机理、金提高涂层耐蚀性的原因及其影响因素等，并对涂层的发展方向进行了展望。     

项目举荐

铜基表面镍-纳米微粒电沉积复合镀工艺及其镀层性能的研究；高耐蚀耐磨非晶纳米晶复合涂层材料制备、装备技术；基于液中放电沉积的金属表面陶瓷层的生成方法与应用。     

等离子喷涂纳米粉体制备技术及涂层研究进展

在现代工业中，等离子喷涂技术已成为提高机械零件表面耐磨、耐蚀性的重要方法。纳米粉体作为喷涂材料，能有效提高等离子喷涂涂层的耐磨、耐蚀、抗氧化等性能，在零部件表面防护应用方面具有研究价值，对于节能环保具有重要意义，已成为国内外表面改性领域的研究热点。基于此，在大量文献研究基础上，根据纳米粉体的制备方式，从固相法、液相法、气相法3方面分析总结了国内外关于纳米粉体再造粒技术的研究，阐述了纳米粉体喂料的制备方式，包括喷雾干燥法、机械研磨法、液相前驱体合成法，并重点分析了液相前驱体合成法的制备方式。从等离子喷涂纳米粉体的选择到涂层的制备，详细综述了纳米涂层在耐磨、耐蚀、热障及自润滑方面的应用成果，还归纳分析了等离子喷涂技术中工艺参数(喷涂功率、喷涂距离、喷枪移动速度、喷涂气体参数)对纳米涂层质量的影响规律。最后，探讨了当前等离子喷涂纳米粉体喂料制备中尚需解决的问题和不足，并展望了等离子喷涂纳米涂层的未来研究方向。     

激光熔覆陶瓷涂层的研究现状

激光熔覆技术是近几十年来迅速发展起来的一种高新表面改性技术,为工程材料制备耐磨、耐蚀及耐热的表面涂层开辟了广阔的应用前景.系统地介绍了激光表面熔覆纯陶瓷涂层、金属基陶瓷复合涂层、生物陶瓷涂层及自生陶瓷涂层的研究现状和发展前景;并根据熔覆材料与基材的匹配要求及激光熔覆陶瓷涂层过程中产生的相关问题设计了陶瓷涂层的选择原则,为陶瓷材料的选择提供了参考.     

钛表面处理技术的发展现状

综述了钛表面加工、耐磨处理以及耐蚀、抗氧化处理等技术的发展现状。指出了钛表面处理技术在朝着性能优、工艺简单、成本低的方向发展；工艺研究今后会集中在离子束增强沉积、离子渗金属合金化、微弧氧化、激光涂层等方面；钛材需要表面技术提高的性能主要集中在作为摩擦副的耐磨性能、作为生物材料的生物相容性、作为特殊介质中使用的材料的耐蚀性、作为建筑材料的表面艺术性以及日用品的表面低成本装饰性能等。     

热化学反应法镁合金陶瓷涂层的制备及性能的影响

采用热化学反应法在镁合金基体上制备陶瓷涂层,并对涂层进行耐磨、耐蚀等性能分析。通过XRD物相分析,涂层中有新相生成。且涂层相对基体耐磨、耐蚀性能均有所提高。     

镁合金表面处理技术的发展现状

介绍了镁合金的化学转化、阳极氧化、微弧氧化、有机物涂层、金属涂层等几种常用表面处理方法的原理、特点以及所得膜层的结构和耐蚀性能等。分析了镁合金表面处理技术未来的发展方向。     

热化学反应法镁合金陶瓷涂层的制备及性能的影响

采用热化学反应法在镁合金基体上制备陶瓷涂层,并对涂层进行耐磨、耐蚀等性能分析.通过XRD物相分析,涂层中有新相生成.且涂层相对基体耐磨、耐蚀性能均有所提高.     

激光熔覆WC增强Ni基复合涂层的研究进展

激光熔覆是一种新型表面改性技术,具有能量密度高、稀释率可控、涂层与基体呈现良好的冶金结合等优点,且快热快冷的特性有利于在基材表面形成具有细小致密组织的涂层,从而获得耐磨耐蚀等优异性能.WC增强Ni基复合涂层因兼具陶瓷材料优异的耐高温、耐磨性和金属材料良好的强韧性,近些年成为激光熔覆研究领域的热点.综述了激光熔覆WC增强...     

Ni-WC涂层在饱和H2S溶液中的磨损和腐蚀行为

为了提高深海石油钻采工具的耐磨耐蚀性能,利用等离子转移弧堆焊(PTA)在不锈钢表面制备了不同球形碳化钨(WC)含量的镍(Ni)基涂层,并研究了该涂层在饱和硫化氢(H₂S)溶液中的耐磨损与腐蚀性能。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪等方法研究了涂层的表界面形貌和组成结构。利用显微硬度测试仪和摩擦磨损测试仪研究了涂层的耐磨损性能。通过极化曲线和3D光学轮廓仪等方法研究了涂层在H₂S溶液中的腐蚀速率和点蚀分布。结果显示,球形WC粉末的Ni基合金颗粒经过离子转移电弧堆焊在合金钢表面形成的涂层,其主要成分为WC,W₂C,Ni和Ni₃Fe。但WC的体积分数对于涂层的耐磨耐蚀性能影响较大,当WC的体积分数为60%时(Ni-60%WC),涂层在H₂S溶液中的耐磨与耐蚀性能均优于单纯的Ni基涂层和Ni-30%WC涂层。因此,文中研究为深海石油钻采工具的表面防护提供了一种新的思路和选择。     

高性能航空金属结构材料及特种涂层激光熔化沉积制备与成形研究进展

介绍了近年来高性能航空金属结构材料及特种涂层激光熔化沉积制备与成形的研究进展,包括航空高性能金属结构件激光熔化沉积快速成形制造技术及应用;难熔金属材料激光约束熔化沉积制备与成形;钛合金激光表面改性及过渡金属硅化物高温耐磨耐蚀多功能涂层.     

导电耐磨自润滑涂层的研究现状与展望

导电耐磨自润滑涂层是一种兼具高导电、高耐磨、低摩擦、耐高温和强韧化于一体的功能涂层,广泛应用于高端装备滑动电接触部件的表面性能提升。近年来,电子通讯、轨道交通和航空航天等领域的快速发展进一步促进了该类涂层的研究与应用。首先重点综述了常用的几种导电耐磨自润滑涂层的制备技术,包括冷喷涂技术、超音速等离子喷涂技术、磁控溅射技术、激光表面改性技术和电镀技术,并总结了各类技术的特点。随后,分析了影响涂层材料导电性能和摩擦磨损性能的主要因素和作用机理,进一步从能量角度探讨了载流摩擦磨损过程中的热量损失,从原子角度与相变角度揭示了材料的载流摩擦磨损机制,介绍了有望用于导电耐磨自润滑涂层的潜在材料体系(MAX相和Magnéli相等)。最后指出,优化涂层质量、研发考核实验设备和探究涂层导电耐磨自润滑机理是该综合防护涂层未来的重点发展方向。     

超音速喷涂技术在再制造中的应用

根据空气动力学和火箭发动机原理,研制了超音速电弧喷涂和多功能超音速火焰喷涂技术,可制备性能优异的耐蚀、耐磨、导电、绝缘涂层.超音速喷涂技术应用于机械零部件的再制造,可显著提高其性能和使用寿命,符合优质、高效、节能、节材、环保的要求,可达到修旧利废的目的,产生良好的经济效益.超音速电弧喷涂可制备金属、合金及基于管状丝材的复合涂层,涂层均匀致密,孔隙率低,结合强度高,在长效防腐、耐磨强化方面有广泛的应用.多功能超音速火焰喷涂技术同时具备HVOF和HVAF的功能,实现了焰流速度和温度大范围内的连续可调,能满足多种材料的喷涂要求,特别是其制备的碳化物陶瓷涂层,综合机械力学性能和耐磨耐蚀性能好,在机械零部件表面强化领域应用广泛.