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等离子熔敷耐磨自润滑复合材料涂层组织及性能研究 引言 利用表面涂层技术对材料表面进行改性已成为当前材料科学研究的重要方向之一。在涂层材料中,熔敷涂层由于其优异的耐磨性、耐高温性、抗腐蚀性及防粘附性等优点,已被广泛应用于多种重要工业领域。其中,等离子熔敷涂层是目前已被证明的最佳技术之一,其膜层结构与性能受到很广泛的关注。近年来,利用等离子熔敷技术制备的复合材料涂层已成为聚焦研究的重点。本文主要研究等离子熔敷耐磨自润滑复合材料涂层。 一、等离子熔敷涂层。 等离子熔敷涂层(PlasmaSpray)是通过等离子喷涂技术,将经过预处理的热喷涂粉末材料熔化后喷涂到被涂物表面形成一层厚度为数百微米到数毫米的涂层。其过程主要分为材料预处理、熔敷涂层、后处理三个阶段。 二、复合材料涂层的研究现状 (1)复合材料涂层的优点 复合材料涂层可以综合几种材料的优点,如提高抗腐蚀性、耐磨性、抗疲劳性和高温稳定性等,是理想的涂层材料。 (2)复合材料涂层的分类 复合材料涂层可以根据基础材料和涂层的不同分类。基础材料一般为金属材料、陶瓷材料和聚合物材料;涂层一般为陶瓷和金属等材料的混合物。 (3)国内外研究进展 近年来,国外在复合材料涂层领域做出了很多有意义的工作,国内也有不少的研究工作,大多数研究都着重于涂层结构和性能的研究,如制备条件对涂层性能的影响和复合材料涂层表面结构的特征等。 三、自润滑复合材料涂层的结构和性能 (1)自润滑涂层的定义 自润滑涂层是指涂层表面具有良好自润滑性的涂层,可以在工作过程中自行完成润滑功能,而不需要任何外部润滑。自润滑涂层的概念最早是由英国科学家Sawan和Tillyer于1976年提出。 (2)自润滑涂层的制备方法 自润滑涂层的制备方法通常包括喷涂法、离子镀法、电沉积法和化学气相沉积法等。 (3)自润滑涂层的结构特征 自润滑涂层的结构特征主要包括涂层中含有的自润滑材料、涂层中自润滑材料的分布以及涂层表面的形貌结构等。 (4)自润滑涂层的性能特点 自润滑涂层的性能特点主要包括抗磨损性、耐腐蚀性、抗氧化性和防粘附性等。 四、研究实例 (1)实验方法 本实验采用等离子熔敷技术在不锈钢基材上制备自润滑复合材料涂层。用SEM观察涂层的表面形貌,用XRD对涂层的晶体结构进行分析,采用磨损试验机对涂层的耐磨性能进行测试,用接触角测量仪对涂层的表面粗糙度进行测量。 (2)结果和分析 SEM结果表明,涂层中的自润滑材料可以很好地分布在涂层的表面形貌上。XRD结果表明,涂层具有明显的晶体结构。磨损试验结果表明,涂层的耐磨性能比基材明显提高。接触角的测量结果表明,涂层的表面粗糙度比基材降低了很多。 结论 本文针对等离子熔敷涂层的自润滑复合材料涂层做了深入的研究。研究表明,自润滑复合材料涂层具有优异的耐磨性、耐腐蚀性和防粘附性等特点。本实验证明了等离子熔敷技术制备的自润滑复合材料涂层的可行性,为其他类似涂层的研究提供了参考。