耐磨涂层－材料科学

摩擦是我们经常遇到的现象．假如没有摩擦, 手中的东西会滑掉, 人会寸步难行, 缝好的衣服会一片片掉下来, 开动的车辆停不下来；你也看不到乒乓球比赛中精彩的弧圈球, 因为这也是乒乓球运动员巧妙运用摩擦的结果．但可别忘了, 摩擦有功也有过．据估计, 世界上有１／３ 到１／２ 的能源被摩擦消耗掉．摩擦会带来材料的磨损, 这不仅损耗大量材料, 而且损坏机器和工程结构, 降低工作效率．寻找和研制耐磨材料一直是材料技术专家的一项重要任务．

　　从耐磨本领来说, 无机非金属材料比金属材料不知要高多少倍, 但是无机非金属材料一般具有较大脆性, 这就影响它作为结构的耐磨材料使用．能否想个办法, 既利用金属材料的韧性和强度, 又充分发挥无机非金属材料的耐磨性, 让它们取长补短, 发挥各自的优点．有人想出了办法, 就是在金属材料表面覆盖一层由无机非金属材料制成的耐磨涂层．这真是一个好主意．

　　耐磨涂层的种类很多, 使用的材料也各不相同．氧化物中有氧化铬、氧化铝、氧化钛等；碳化物中有碳化铬、碳化钨、碳化钛以及它们和金属的复合物, 如含钴量为７% －１５% 的钴包碳化钨, 含铬、镍量为１５% －２５% 的碳化铬等；氮化物中有氮化钛、氮化硅等．它们的抗磨损能力按从强到弱的顺序通常为: 氧化铬、碳化钨、氧化铝-氧化钛、氧化铝……

　　耐磨涂层通常用喷涂的方法制成, 即用极高的温度把耐磨涂层的材料熔融, 并喷射到金属零件要求耐磨的表面．这些耐磨涂层具有硬度高、耐磨性好、与金属材料结合强度高、耐酸、耐碱、抗腐蚀性强等特点．

　　耐磨涂层在工业中已经获得了广泛应用．氧化铬涂层主要用于石油化工中泵柱、磨环、轴套的表面防蚀与抗磨损；氧化铝一氧化钛涂层主要用于化学纤维工业中的罗拉、导丝钩等；碳化物涂层主要用于抗气蚀磨损和抗冲击磨损, 如航空发动机上许多零件的易磨损部位大量使用了碳化钨或碳化铬涂层；氮化钛涂层主要用于机械工业中的刀具、模具表面, 如在硬质合金刀具表面涂覆一层厚度为８－１２ 微米的氮化钛涂层, 可提高刀具的耐磨性, 使刀具使用寿命延长２－５ 倍．