原位析出纳米氟化钙晶体的搪瓷涂层自润滑行为研究

目的 调控析出氟化钙晶体,赋予搪瓷涂层常温自润滑性能。方法 采用球磨和熔融2种方式向作为空白对照组的搪瓷配方中加入质量分数为3.5%的CaF2,制备出3种喷涂于304不锈钢上的搪瓷涂层。通过摩擦磨损实验、软化点测定和维氏硬度测定实验,分别评价搪瓷涂层的摩擦磨损性能、热性能和力学性能,并通过扫描电镜分析搪瓷的晶化情况和磨痕形貌,用电子探针显微分析仪分析磨痕表面的元素分布,探讨润滑机理。结果 采用球磨法加入CaF2制备的搪瓷基复合涂层中,CaF2颗粒的粒径较大且分布不均;在熔炼搪瓷时即加入CaF2颗粒,该氟化物可参与到搪瓷网络结构中,并在搪瓷涂层烧制时原位析出平均粒径为132 nm、大小均匀且弥散分布的纳米级CaF2晶体。结果显示,熔融添加质量分数为3.5%的CaF2,使得搪瓷涂层的摩擦因数由0.57降至0.37,磨损率也降低了2个数量级,而球磨添加质量分数为3.5%CaF2的搪瓷涂层的摩擦因数稍有降低,但磨损率基本无变化。熔融添加氟化物的搪瓷涂层,原位析出了纳米级CaF2晶体,诱使摩擦表面形成了润滑层。结论 CaF2的加入可在一定程度上提高搪瓷涂层在常温条件下的耐磨性和润滑性,当CaF2为原位析出的纳米级晶体时具备优异的减摩润滑效果。