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添加剂对陶瓷层耐磨性能的影响

文章出处:正航仪器 人气: 发表时间:2014-04-25

 
 
 
在自制的摩擦磨损试验机上测定铝基体以及等离子体电解氧化陶瓷层的耐磨性能,并用磨损失重表征,其各自的磨损失重曲线如图3-34所示。由图3-34可见,铝基体的磨损曲线为线性增长趋势,而PEO陶瓷层的磨损失重都呈现出一个共同的趋势:磨损初期的磨损失重量较大、磨损较快,当磨损一段时间后都呈现出平缓的趋势、磨损量趋于零,即所谓的“平台”趋势。这说明经过PEO处理的陶瓷层耐磨性较铝基体均有明显改善。
其中,主体系(Na2SiO3为8 g/l,KOH为2 g/l)陶瓷层的耐磨性与添加纳米A12O3的较为相似,形成的“平台”不明显。在磨损初期,主体系陶瓷层的耐磨性能略优于添加纳米A12O3的,当摩擦延长米超过27 m时则呈现相反趋势。在摩擦延长米达到35 m时,磨损失重明显加剧,此时陶瓷层被磨穿。添加石墨、SiC、MoS2等第二相粒子后PEO陶瓷层的耐磨性得到很大增强,而加入多种添加剂后,PEO陶瓷层的耐磨性,较主体系陶瓷层提高2-4倍。
分析认为:第二相粒子能够大量进入PEO陶瓷层的多孔层,所以在一定程度上可改善多孔层的耐磨性。而致密层耐磨性的提高得益于添加的粒子以及无机添加剂各自的特性。石墨是由排列成六方晶格的碳原子的平行平面组成,晶格中存在位错,有助于微晶两极的自由移动。在摩擦过程中因平面层与层之间的结合键能较低,在较小的作用力下,碳原子密度高的平面即可发生滑移,而平面层却不会崩溃。因此,
 

添加剂对陶瓷层耐磨性能影响
 
 
石墨是一种优良的固体润滑剂,能够很好的增强PEO陶瓷层的耐磨性能;MoS2具有特殊的层状结构,在很薄的MoS2膜层中就存在几百个滑移面,使原有两个金属面的直接摩擦转化为几百个分子的相对滑移,减少了磨损。因此,MoS2能够发挥很好的自润滑作用,使PEO陶瓷层的摩擦因数和磨损率降低;各种无机添加剂的加入能够促进铝的氧化,并且提高α-Al2O3在整个PEO陶瓷层中比例,同时某些添加剂在高温下自身可发生分解,参与PEO过程,从而形成新的化合物,这些都有可能提高PEO陶瓷膜层的致密性,使其耐磨性得以改善。等离子体电解氧化陶瓷层内外不同的相组成和组织结构使其耐磨性随摩擦延长米而变化。
根据前面所做的PEO陶瓷层相组成分析、形貌观察可知,PEO陶瓷层外层是较为疏松多孔的组织,因此容易被磨损掉;而随着疏松多孔层的消失,露出PEO致密层,其良好的耐磨性也逐渐体现出来。对于精密配合的磨损件采用PEO处理后可先行打磨掉外部疏松层,避免出现因磨损初期较大失重而造成零件失效。http://www.zhsysb.com 
 
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