气蚀、冲蚀耐磨涂层的制备及应用

  磨损是机械零件失效的主要三种形式（磨损、腐蚀、断裂）之一，统计资料显示，全球消费能源的30％－40％损失在摩擦磨损上，提高材料耐磨性能是有效解决问题的途径之一，提高材料耐磨性能的最主要方法就是在磨损机件表面制备耐磨涂层。
  本文着重分析抵抗气蚀磨损合冲蚀磨损的耐磨涂层。
   气蚀磨损是由于流体在与零件作相对高速运动时产生气泡，气泡在破灭瞬间产生极大的冲击力，这种现象反复作用，使机件表面产生疲劳破坏出现麻点，并扩展为泡沫状空穴。如水轮机、水泵机件等。
  冲蚀磨损是由夹带硬质颗粒的流体以一定速度冲击切削刮擦机件表面引起的磨损。如各种沙泵、渣浆泵、水轮机、管道输送构件等
涂层耐磨性是指涂层表面抵抗某种机械作用的能力，与涂层的硬度、附着力、柔韧性等物理性能密切相关。
   一般来说涂层硬度越高耐磨性越好，但硬度和耐磨性并非完全正比关系，软涂层能减小摩擦，软机体上的硬涂层能防止微观犁削和宏观犁削的发生。为使涂层在同等磨损条件下具有更长的寿命，一般可以增加涂层的厚度来提高寿命，但以气蚀和冲蚀磨损而言，涂层与基材的界面在外部载荷的作用下会产生很大的界面应力，可以导致涂层产生裂纹或剥落，因此涂层并不是越厚越好。
   襄樊市联基胶粘剂厂认为颗粒级配对涂层耐磨性有较大的影响，只有选取可以使涂层原料达到紧密的堆积级配，才能获取高质量的涂层。以为单一粒径的颗粒形成的涂层，其颗粒间存在的空隙较多。当涂层中加入不同粒径的颗粒时，大颗粒作为涂层的内部骨架，保持涂层的形状；小颗粒填充到大颗粒空隙内形成紧密堆积，使得涂层内部缺陷减小。
     襄樊市联基胶粘剂厂试验所得球形颗粒的耐磨性能优于片状和不规则立体形状颗粒的耐磨性，尤其是球径小的颗粒与基料更易形成致密的涂层。因为球形颗粒的粒径越小，表面积越大，与基料结合得更牢固。
    粘接基料的作用是使颗粒骨料与金属基材在界面处通过相互扩散而联结起来，它对涂层有着决定性的影响，因此必须选择粘接性好的基料，并同时具有耐磨性。此外骨料与基料之间存在一最优配比，当涂层中的颗粒骨料较少时，颗粒骨料周围有较多的基料，由于磨粒的硬度大于基料的硬度，涂层的磨损主要发生在基料上，涂层磨损较大。随颗粒骨料的增加，涂层内部的缺陷大大减小，涂层的硬度提高，磨损主要发生在颗粒骨料上。当颗粒骨料加入量过多，基料对颗粒骨料的粘接强度下降，从而使颗粒骨料在磨损时容易脱落。
      目前国内市场上常用的陶瓷耐磨涂料就是一种简单的耐磨涂层，它通过采用无定向钢纤维合定向网状措施，在金属基材和定向钢构件或龟甲网上形成10mm－30mm的耐磨涂层，有效的增加了材料本身的强度和韧性，可以抵御物料的高速冲击力和剪切应力造成的破损和剥落。在电力、水泥、矿山等行业得到了推广应用。以物流输送行业为例，不管是制粉系统、除尘排灰系统、输煤熟料系统，烟道系统，还是在水泥行业生料、熟料、粉磨粘系统，有诸多设备和管道内部长期受到物料或高浓度含尘气体的冲刷。详如：各种运输机料斗，立磨选粉机出口，磨机出口风管，选粉机与球磨机溜槽、下料斗，各种阀门内腔，闸板，输送管道及弯头等。
      粉料在立磨、选粉机及管道中输送时，由于受到高速气流带动，粉料和衬里涂层间产生强烈的摩擦，内衬涂层收到长时间的冲击和冲刷，会不断降低内衬涂层厚度，从而导致使用寿命缩短。因此要求涂层材料有较高的机械强度和抗冲击能力。目前国内只有少数厂家的陶瓷耐磨涂料可以达到这样的水平，绝大部分生产厂家都是由耐火材料行业改行而来，产品也是耐火浇注料稍加改进而成，自身没有核心技术，产品在实际使用过程普遍存在开裂脱落现象，搞得很多工程甲方进退两难，甚至有的甲方已对此项技术失去信心。