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金属陶瓷涂层摩擦磨损的性能研究
一、引言
金属陶瓷涂层是一种新型涂层材料，在工业制造、航空航天、汽车制造等众多领域有着广泛的应用。金属陶瓷涂层在表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性、热稳定性、导热性等方面具有很高的性能，可有效延长机械设备的使用寿命及降低生产成本。然而，目前金属陶瓷涂层在高温、高压、强碱、强酸等恶劣环境下易出现摩擦磨损问题，影响了其长期可靠运行的性能，因此，研究金属陶瓷涂层摩擦磨损的性能具有重要意义。
二、金属陶瓷涂层摩擦磨损机理
金属陶瓷涂层摩擦磨损机理复杂，常见的摩擦磨损形式主要有磨粒磨损、氧化磨损、热磨损、热疲劳磨损等。
1、磨粒磨损
在摩擦过程中，易形成磨粒，这些磨粒由涂层表面的裂纹、齿状面、孔隙等所产生，其切割效应会使得涂层表面形成明显的划痕、褶皱和粘着等现象。
2、氧化磨损
金属陶瓷涂层中主要含有氧化物，例如含铝、含碳的混合物，摩擦过程中，氧化物表面易被剥离，从而形成摩擦产物，它们的存在会进一步加剧涂层的摩擦与磨损。
3、热磨损
金属陶瓷涂层的热导率相对较差，导致在高温条件下涂层表面会积聚大量的热量，温度升高导致涂层发生塑性流变，容易导致薄膜的瞬间大变形及涂层表面齿形粗糙。
4、热疲劳磨损
金属陶瓷涂层具有较高的抗氧化性，但长期在高温高压等恶劣环境下，极易发生松动、龟裂与脱落等现象，影响摩擦磨损性能。
三、金属陶瓷涂层摩擦磨损性能的测试方法
1、常温磨损试验
常温磨损试验是众多磨损试验方法中最常用的方法之一，试验样品通过制定的磨损装置进行磨损实验，计算其磨损量和磨擦系数，可以有效地评估涂层的耐磨性。
2、高温磨损试验
高温磨损试验能够模拟现实工作环境中涂层所承受的恶劣环境，实现对涂层在高温条件下的磨损性能进行测定，评估涂层的耐磨性和耐高温性。
3、微观结构观察
利用扫描电镜、透射电镜等仪器对涂层的微观结构进行观察，分析涂层在摩擦磨损过程中的变化情况，揭示涂层摩擦磨损机理，为研究涂层耐磨性提供必需的微观方式。
四、金属陶瓷涂层的改善措施
1、优化涂层制备工艺
优化涂层制备工艺是改善涂层摩擦磨损性能的根本措施，选择合适的涂覆材料、溶剂、稀释剂、添加剂等，掌握好涂层的制备工艺和参数，可以提高涂层的性能。
2、采用复合涂层
将金属、氧化物、陶瓷等不同材料制成复合涂层，可在涂层中制造出许多层次、压实致密的结构，从而在拥有多种特性的同时提高其磨损等性能。例如采取TiN/TiC为基础合金，以ZrO2颗粒作为增强材料来制备涂层，可提高涂层的摩擦磨损性能和高温抗腐蚀性。
3、改变涂层光洁度
涂层表面的光洁度也会直接影响涂层的摩擦磨损性能。一般来说，涂层表面若光洁度越高，摩擦系数越低，摩擦磨损性能也会更好。因此，可以通过调整涂层的磨砂度、去毛刺程度、确保涂层表面的平整度等方式来改善涂层的光洁度。
五、结论
金属陶瓷涂层的摩擦磨损性能是影响其可靠运行的重要因素，研究金属陶瓷涂层摩擦磨损的性能及其改善措施有着重要的实际意义。通过使用合适的测试方法，揭示摩擦磨损机理，改进涂层制备工艺，采用复合涂层和改变涂层光洁度等方法，可有效提高金属陶瓷涂层的摩擦磨损性能，延长其使用寿命，为各行各业提供更加可靠的技术保障。