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耐磨材料厂家解析氧化铬涂层材料的特性及研究现状

 传统陶瓷材料具有高硬度、耐高温、耐腐蚀等优异性能,但由于其质地较脆,韧性、强度较差,因而使它的应用受到较大的限制。随着纳米科学研究深入,发现纳米粉体展现出如表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等许多特殊性质,对纳米陶瓷材料的研究报导也越来越多,氧化铬涂层材料也成为有机树脂涂层、金属及合金涂层之后涌现出来的一大类无机非金属涂层材料的总称,在20世纪90年代以来,在航空航天、电子领域得到了持续高速的发展。
一、氧化铬涂层材料
   氧化铬涂层材料根据材料种类可分为氧化物和非氧化物两大类:
氧化物耐磨涂层材料中使用较为广泛的是 Al2O3、ZrO2、Cr2O3等,其中ZrO2的熔点高、热导率低、热膨胀系数小,应用更为广泛;为了改善单组分氧化物陶瓷涂层材料 (如纯 Al2O3、Cr2O3等) 固有的高脆性、多孔隙以及较低的结合性能等缺陷,通常添加低熔点TiO2或SiO2粉末形成多元复合粉末,以改善粉末的喷涂工艺性能,获得性能更加优异的复合氧化物陶瓷涂层材料。
 北京耐默公司集科研设计、制作制造、产品销售、工程施工、售后服务等服务于一体,专业致力于工业金属防磨、防腐、环保节能系统解决方案及面向特种摩擦减速体工程应用方向的研发及实践的公司。 主要包括碳化物、氮化物、硼化物等陶瓷材料,这些陶瓷经常具有比氧化物更高的硬度和更佳的耐磨损性能。然而,由于高温气化和分解等问题, 难以直接通过熔融方式制备涂层。进一步考虑到复合提高材料塑、韧性问题,一般加入Co、Ni等金属粘结相以形成陶瓷/金属复合材料涂层。常用的碳化物陶瓷耐磨涂层材料有WC-Co、Cr2C3-NiCr 等。



二、氧化铬涂层材料性能
    北京耐默公司耐磨氧化铬涂层系列耐磨产品成为正真满足客户需求、带领市场导向的革命性耐磨产品。
1陶瓷涂层材料硬度是氧化铬涂层材料重要指标之一,硬度的测量好的采用显微硬度,且应取多个测量点,以其均值作为涂层硬度值。晶粒的细化使氧化铬涂层材料
的硬度明显大于微米陶瓷涂层,如常规WC-12Co涂层的显微硬度为1186 HV0.2,而纳米结构WC-12Co涂层的显微硬度为1584 HV0.2,是常规涂层的1.3倍。
2断裂韧性
   断裂韧性是反映材料抵抗裂纹失稳扩展的的性能指标。目前陶瓷涂层材料断裂韧性的定量表征缺乏统一标准,主要有临界应力强度因子、临界裂纹扩展能量释放率和裂纹密度三种表征方法。图2为两种涂层杯凸试验的结果比较,常规陶瓷涂层材料显示出明显的开裂和剥落现象,而纳米结构涂层并未观察到宏观裂缝。
3耐磨性
  耐磨性是陶瓷涂层材料重要的应用性能之一。一般可通过磨损试验测量涂层的磨损速率来进行表征。氧化铬涂层材料的耐磨性明显优于常规陶瓷涂层材料,
4热导率
   热导率是表征陶瓷涂层材料的主要性能指标。常用来确定陶瓷涂层材料热导率的方法有激光法和调制波法等。热导率随晶粒的变小而降低。这主要是由于随着晶粒尺寸的减小,涂层内部的微观界面增多,界面距离减小,使热传导过程中声子的平均自由程降低。随着声子平均自由程的降低,材料热导率也随之减小,故纳米ZrO2陶瓷涂层隔热性能要优于普通微米ZrO2涂层。
5结合强度
   北京耐默公司依据多年从事工业设备维护与保养(MRO)的经验和市场需求,结合目前国内外防磨材料应用领域的现状及优缺点,陶瓷涂层材料的结合强度包括涂层与基体的界面结合强度和涂层自身粘结强度,一般采用拉伸法检测涂层材料的拉伸结合强度。当然,也可通过剪切试验检测涂层与基体界面的剪切强度。氧化铬涂层材料提高结合强度的原因主要有两个原因:
(1) 未扩展的层间裂纹对涂层残余应力的释放作用;
(2) 纳米结构喂料在喷涂过程中飞行速度比普通粉末约高1/3,因而利于提高涂层中颗粒间以及涂层材料与基体之间的结合强度。
三、制备氧化铬涂层材料方法涂层技术是表面改性工程中的一个重要技术,涂层材料能够有效的实现材料的优异性能,同时经济效益显著。北京耐默公司集科研设计、制作制造、产品销售、工程施工、售后服务等服务于一体,制备纳米结构的陶瓷涂层材料常用的方法主要有等离子喷涂、电泳沉积、物理气相沉积、激光熔覆等。
1、等离子喷涂
   等离子喷涂分为大气等离子喷涂(APS)、超音速等离子喷涂(HVPS)、真空等离子喷涂(VPS)等。大气等离子喷涂适应性很强,可通过控制工艺参数制备精细涂层,其主要缺陷是涂层与基体以机械结合为主,结合强度低,难以适应冲击、高应力、强疲劳等工作条件。超音速等离子喷涂焰流速度快、温度高,特别适用于喷涂陶瓷等高熔点材料。与其它技术相比,用等离子喷涂制备氧化铬涂层材料,工艺简单、选材广泛、沉积效率高等优点。近几年广泛应用的真空等离子喷涂制备的涂层更为致密,结合强度也更高。