普碳鋼基陶瓷涂層的制備及磨損性能的研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工程應(yīng)用中對(duì)于材料性能的要求越來(lái)越高。在很多惡劣的工況下要求材料同時(shí)具備好的強(qiáng)度、韌性、耐磨性等綜合性能，單純的金屬材料已難以滿(mǎn)足這樣的要求。陶瓷材料則具有硬度高、耐磨性好等特點(diǎn)，金屬材料具有易成型、韌性好等特點(diǎn)。因此，通過(guò)一定的工藝將陶瓷材料制備于金屬材料表面形成一種復(fù)合材料，使之具有金屬材料和陶瓷材料的綜合性能，具有重大的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　 本論文采用涂搪法在Q235A鋼表面制備質(zhì)量完好的陶瓷

2、涂層。該涂層分為兩層：第一層為過(guò)渡搪瓷層，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明瓷釉粒度為16μm時(shí)漿料的涂覆效果最好，合適的燒結(jié)溫度為850℃，合適涂層厚度為0.5mm左右。第二層為瓷釉/Al2O3陶瓷顆粒復(fù)合的陶瓷涂層，較好的制備工藝參數(shù)是：采用5％PVB乙醇溶液作為漿料粘結(jié)劑，燒結(jié)前先在450℃排膠30min，最后在850℃燒成，涂層厚度為1mm左右。在該工藝參數(shù)下，Al2O3粒度在50μm～117μm范圍內(nèi)可調(diào)，體積分?jǐn)?shù)在0～40％范圍內(nèi)可調(diào)。研究中還發(fā)

3、現(xiàn)鋼板越厚燒成時(shí)間越長(zhǎng)，3mm鋼板為5min，10mm鋼板為8min。
　　 在45°沖蝕角、15MPa沖蝕氣壓、2.2kg沖砂量的實(shí)驗(yàn)條件下研究Al2O3粒度和體積分?jǐn)?shù)對(duì)涂層沖蝕磨損性能的影響。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明：①當(dāng)Al2O3在同種粒度下，Al2O3顆粒體積分?jǐn)?shù)越高涂層的耐沖蝕性越好。其原因是Al2O3體積分?jǐn)?shù)越大沖蝕過(guò)程中抵擋磨粒切削和沖擊的Al2O3顆粒越多，所以抗沖蝕性越好。②當(dāng)Al2O3體積分?jǐn)?shù)較低為10％和20％時(shí)，

4、Al2O3顆粒被完全包覆在瓷釉?xún)?nèi)，Al2O3粒度越大越能抵擋磨粒的切削，涂層的耐沖蝕性越好；當(dāng)Al2O3體積分?jǐn)?shù)為30％和40％時(shí)，更多的Al2O3顆粒富集在涂層表面，Al2O3粒度越大沖蝕過(guò)程中所受的沖擊力越大，Al2O3顆粒更容易剝落，涂層耐沖蝕性下降。綜合結(jié)果表明在該工況下涂層中Al2O3粒度為50μm、體積分?jǐn)?shù)為40％時(shí)涂層的耐沖蝕性最好，是無(wú)Al2O3搪瓷層的4.2倍。
　　 在40N加載力、橡膠輪轉(zhuǎn)速180r/min

5、的實(shí)驗(yàn)條件下研究Al2O3粒度和體積分?jǐn)?shù)對(duì)涂層摩擦磨損性能的影響。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明：①當(dāng)Al2O3在同種粒度下，隨Al2O3體積分?jǐn)?shù)的增加涂層的耐磨性先增后減，在體積分?jǐn)?shù)為30％時(shí)耐磨性最好。Al2O3的加入量越大抵抗磨粒切削和滾壓的Al2O3顆粒越多，但同時(shí)也帶來(lái)另一方面的影響，涂層的表面摩擦系數(shù)變大影響耐磨性。②當(dāng)Al2O3體積分?jǐn)?shù)為10％和20％時(shí)，Al2O3粒度對(duì)涂層耐磨性影響不大，彼此的耐磨性很接近；當(dāng)Al2O3體積分?jǐn)?shù)為30