動密封用Cr2O3-C復合涂層摩擦磨損性能研究.pdf

1、Cr2O3陶瓷涂層具有很多優(yōu)良性能，如較低的摩擦系數、高硬度及耐磨耐腐蝕等。研究表明，用等離子噴涂制備的Cr2O3陶瓷涂層成功應用在密封件上，使用壽命延長，滿足了機械設備對材料的要求，不僅降低了成本，而且大幅度提高經濟效益。但在實際應用中，工作環(huán)境惡劣及陶瓷涂層表面不均勻、凹坑、裂紋等缺陷容易造成機械密封件產生剝落，加速密封件失效。另外因為陶瓷比較脆、韌性低，給密封環(huán)的設計、制造和裝配帶來一定難度，加工出來的陶瓷密封環(huán)往往表面性能較差，

2、不利于其廣泛應用。尋求另一種材料和Cr2O3組成復合材料，通過在共同的基體表面制備復合涂層，提高密封環(huán)的綜合性能。
　　本文選擇不銹鋼材料(0Cr18Ni9)為基體材料，采用等離子噴涂方法在基材表面制備純Cr2O3涂層和添加不同質量分數(5％、10%)金剛石微粒的Cr2O3涂層，通過SEM、EDS等材料分析方法對各涂層的微觀結構進行研究。分別在室溫干磨和3%Nacl水溶液環(huán)境下，采用直線往復式摩擦磨損試驗機，對三種涂層進行不同實驗

3、參數的摩擦磨損性能研究，通過SEM、EDS、光學顯微鏡及三維白光干涉儀對磨損后的涂層磨痕、磨屑及對磨球形貌進行對比分析，探究添加金剛石微粒對Cr2O3涂層摩擦磨損性能的影響。試驗結果總結如下：
　　1、純Cr2O3涂層、5% Diamond+Cr2O3涂層、10% Diamond+Cr2O3涂層孔隙率分別為15%、17%、12%；三種涂層的表面硬度分別為840HV、810HV、980HV，說明添加10%金剛石微粒的涂層致密性較好，

4、可顯著提高涂層的硬度。
　　2、相同載荷(20N)干磨條件下，純 Cr2O3涂層及添加不同質量分數(5%、10%)金剛石微粒 Cr2O3涂層中，添加10%金剛石微粒后，Cr2O3噴涂層摩擦系數和磨損率均最小，分別為0.06和9×10-16m3/N·m。隨著載荷增加，三種 Cr2O3涂層的摩擦系數均降低，純 Cr2O3涂層的磨損率逐漸增大，而添加10%金剛石微粒的 Cr2O3涂層的磨損率有下降趨勢，且無論在何種載荷作用下，其摩擦系數

5、和磨損率均比較低，耐磨性最佳。干摩擦環(huán)境下，低載時 Cr2O3涂層的磨損機理主要為粘著磨損和輕微的涂層剝落，高載下磨損過程中伴有輕微磨粒磨損；添加10%金剛石微粒后，Cr2O3涂層具有良好的減摩特性，降低了涂層發(fā)生粘著和剝落的可能性，耐磨性能提高。
　　3、在3%Nacl溶液介質環(huán)境中，相同載荷(20N)條件下，純 Cr2O3涂層、添加不同含量(5%、10%)金剛石微粒的 Cr2O3涂層中，含金剛石微粒的摩擦系數比較低，其中含10

6、%金剛石微粒的涂層摩擦系數最低，但是涂層磨損率并沒有明顯降低。載荷增加，三種 Cr2O3涂層的摩擦系數均降低，其中添加金剛石微粒的涂層摩擦系數無論在何種載荷作用下均比純Cr2O3涂層的低；純 Cr2O3涂層的磨損率呈現遞增的趨勢，而添加金剛石微粒的涂層的磨損率先增后降。Cr2O3復合涂層的磨損機理主要是腐蝕磨損和磨粒磨損的綜合作用，主要影響因素是涂層硬度，而添加10%金剛石微粒后涂層的硬度提高不多，抗磨粒磨損能力提高有限。
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