鋼鐵表面自潤滑/耐磨損涂層的制備
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自潤滑涂層可以在保證基體材料本身優(yōu)異力學性能的基礎上具有自潤滑及耐磨損等特殊性能，而且利用涂層潤滑還可以大大節(jié)約原材料和生產時間。涂層的摩擦學性能主要取決于金屬基體材料的力學性能及摩擦過程中基材表面固體潤滑膜不斷形成、補充并轉移至對偶材料的能力。目前，對自潤滑涂層的研究分為金屬基，非金屬基和陶瓷基，其中以自潤滑陶瓷基涂層研究為多；在陶瓷涂層中加入固體潤滑劑實現自潤滑已成為解決苛刻工況下機械使用和潤滑的一條重要途徑，添加BaF2,CaF2,MoS2,Mo等物質制備自潤滑零件成為該領域研究發(fā)展的一種趨勢。目前在鋼材表面制備陶瓷涂層的方法主要有以下幾種。
一、等離子噴涂法。
等離子噴涂技術由于等離子焰流熱量高度集中，流速快，氣氛可控，故可獲得高質量的涂層，無論是涂層與工件表面的結合強度，涂層本身的強度、密度和純潔度，還是噴涂時的沉積效率和沉積率都比較高。研究表明，等離子噴涂納米硫化亞鐵自潤滑涂層能夠有效地減少摩擦面的摩擦和磨損，等離子噴涂制得的涂層主要由納米結構的硫化亞鐵顆粒所構成。摩擦磨損試驗結果表明該涂層具有明顯優(yōu)于熱處理后GCr15鋼的摩擦磨損性能，摩擦系數降低了1/3~1/2，磨損體積減小50%~70%，而且在真空條件下的摩擦磨損性能比在大氣壓下還要好。
二、激光熔覆法。
激光熔覆法是在被涂覆基體表面上放置選擇的涂層材料，經激光輻照使之與基體表面薄層同時熔化，并快速凝固，形成與基體材料成冶金結合的表面涂層，從而顯著改善基體材料的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等性能。據報道，用激光熔覆法在45號鋼表面熔覆Ni45-CaF2-WS2粉末制備自潤滑復合涂層，經摩擦性能測試表明，復合自潤滑涂層的摩擦因數顯著降低。
三、激光熔覆技術和等離子噴涂技術相結合。
將這兩種技術相結合可使某些性能大幅度提高。據報道，以納米Al2O3粉末為填料，采用激光重熔等離子噴涂技術在45號鋼表面制備了納米改性復合陶瓷涂層。結果表明，在激光的作用下，原等離子噴涂層的片層狀組織得以消除。與單一等離子噴涂所獲得的陶瓷涂層相比，納米改性后的陶瓷涂層致密化程度明顯提高，耐腐蝕性能也得到了明顯的改善。
四、固相反應法。
固相反應法工藝簡單，不需要昂貴的設備，制備的陶瓷涂層與金屬基體結合強度高，涂層性能良好。據報道，以SiO2和Al為主要骨料，采用固相反應法在Q235鋼表面制備了性能優(yōu)異的SiO2基陶瓷涂層，其磨粒磨損和粘著磨損的相對耐磨性分別提高2.23倍和3.6倍。另據報道，以Mo 粉、Fe粉、Ni 粉、Al粉、Fe-B粉為基本原料，制備出成型料漿，采用刷涂法在鋼基體表面形成涂層，在真空燒結爐中經固相反應制備三元硼化物陶瓷涂層，該涂層具有較好的抗熱震性能和耐磨性。
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