耐高溫陶瓷耐磨防腐涂料

磨損之粘著磨損詳解以及涂層的適配性選擇

粘著：當一固體材料再另一個固體材料表面上滑動或者壓再其表面上的時候，只有少數幾個孤立的微凸頂與其相互接觸，因此接觸面上產生很高的應力，由于原子、分子間的作用力（金屬鍵、共價鍵、離子鍵、范德華力）導致接觸點粘著或者焊接。當施加外力將焊接點拉開的時候，剪切發生在強度較低的材料一側時，強度較高的材料表面會粘附有強度較低的材料。

粘著磨損：實際上就是相互接觸的微型凸體不斷地形成粘著結點，結點又不斷的斷裂導致摩擦表面破壞并且產生磨屑的過程。

粘著產生的原因：

界面上原子、分子結合力作用的結果。兩塊相互接觸的固體材料之間相互作用的吸引力可分為兩種：短程力 (如金屬鍵、共價鍵、離子鍵等)和長程力(范德華力)。任何摩擦副之間只要當它們的距離達到幾個納米以下時就可能產生范德華力作用；當距離小于1nm時，各種類型短程力也開始起作用。例 ：

● 兩塊純凈的黃金接觸時，在界面之間形成的是金屬鍵，界面處的強度與基體相似。

● 純凈的金剛石接觸時，界面上形成的結合與共價鍵相似。

● 兩塊巖鹽接觸時表面則形成離子鍵結合。

以上這些表面力都是短程力 。

長程力(范德華力)主要作用于橡膠等高分子材料表面。

粘著磨損的分類：

磨損量的計算模型：

（Archard粘著磨損模型）：以兩個半球作為模型，施加一定的載荷滑動；選取摩擦副之間的粘著結點面積為以a為半徑的圓，每一個粘著結點的接觸面積為πa²．假設摩擦副的一方為較硬材料，摩擦副另一方為較軟材料；法向載荷W由n個半徑為a的相同微凸體承受。

當材料產生塑性變形時，法向載荷W與較軟材料的屈服極限σ_y之間的關系：

W=σ_yπa²n  （1）

當摩擦副產生相對滑動，且滑動時每個微凸體上產生的磨屑為半球形。其體積為(2/3)πa³，則單位滑動距離的總磨損量為:

Q=n(2/3)πa³/2a=nπa²/3  (2)

由（1）和（2）式，可得：

Q=W/3σ_y     （3）

式(3)是假設了各個微凸體在接觸時均產生一個磨粒而導出。如果考慮到微凸體中產生磨粒的概率數K和滑動距離L，則接觸表面的粘著磨損量表達式為：

Q=KWL/3σ_y  （4）

對于彈性材料，σ_y≈H/3，H為布氏硬度值，則式(4)可變為：

Q=KWL/H   （K為磨損系數）

由(4)式可得粘著磨損的三個定律：

（1）     材料磨損量與滑動距離成正比：（適用于多種條件）

（2）     材料磨損量與法向載荷成正比：（適用于有限載荷范圍，> H/3時磨損加劇）

（3）     材料磨損量與較軟材料的屈服極限σy(或硬度H)成反比

粘著磨損的影響因素：

（1）       材料的性能：脆性材料比塑性材料的抗粘著能力更高，脆性材料發生粘著之后以表層剝落為主，損傷深度較淺；

（2）       材料的互性：發生粘著磨損的概率：相同金屬材料或者互溶性大的材料>異種金屬材料或互溶性小的材料>金屬與非金屬材料；

（3）       材料的組織結構和表面處理：多相金屬比單相金屬的抗粘著磨損能力高；金屬表面的鈍化膜或者其它化合物薄膜會限制破壞深度；

（4）       材料自身的硬度：硬度高的材料抗粘著磨損的能力更高；

（5）       載荷和速度：載荷超過材料硬度值的1/3時，磨損急劇增加；

（6）       溫度：溫度的升高可能會導致材料表面結構的改變，甚至硬度下降。

思考涂料產品的應用：

（1）       ZS-522，減少切割、焊接平臺的焊渣，減少模具表面的熔渣，就是利用了粘著磨損中異種材料之間的互溶性差，且材料的脆性大，粘著脫落深度淺，使用壽命長；

（2）       ZS-1061，減少水冷壁表面結焦現象；

（3）       ZS-911耐高溫陶瓷耐磨防腐涂料，提高材料表層的硬度，提升載荷承受能力上限，以及異種材料的互溶性差等；