耐高温陶瓷耐磨防腐涂料

磨损之粘着磨损详解以及涂层的适配性选择

粘着：当一固体材料再另一个固体材料表面上滑动或者压再其表面上的时候，只有少数几个孤立的微凸顶与其相互接触，因此接触面上产生很高的应力，由于原子、分子间的作用力（金属键、共价键、离子键、范德华力）导致接触点粘着或者焊接。当施加外力将焊接点拉开的时候，剪切发生在强度较低的材料一侧时，强度较高的材料表面会粘附有强度较低的材料。

粘着磨损：实际上就是相互接触的微型凸体不断地形成粘着结点，结点又不断的断裂导致摩擦表面破坏并且产生磨屑的过程。

粘着产生的原因：

界面上原子、分子结合力作用的结果。两块相互接触的固体材料之间相互作用的吸引力可分为两种：短程力 (如金属键、共价键、离子键等)和长程力(范德华力)。任何摩擦副之间只要当它们的距离达到几个纳米以下时就可能产生范德华力作用；当距离小于1nm时，各种类型短程力也开始起作用。例 ：

● 两块纯净的黄金接触时，在界面之间形成的是金属键，界面处的强度与基体相似。

● 纯净的金刚石接触时，界面上形成的结合与共价键相似。

● 两块岩盐接触时表面则形成离子键结合。

以上这些表面力都是短程力 。

长程力(范德华力)主要作用于橡胶等高分子材料表面。

粘着磨损的分类：

磨损量的计算模型：

（Archard粘着磨损模型）：以两个半球作为模型，施加一定的载荷滑动；选取摩擦副之间的粘着结点面积为以a为半径的圆，每一个粘着结点的接触面积为πa²．假设摩擦副的一方为较硬材料，摩擦副另一方为较软材料；法向载荷W由n个半径为a的相同微凸体承受。

当材料产生塑性变形时，法向载荷W与较软材料的屈服极限σ_y之间的关系：

W=σ_yπa²n  （1）

当摩擦副产生相对滑动，且滑动时每个微凸体上产生的磨屑为半球形。其体积为(2/3)πa³，则单位滑动距离的总磨损量为:

Q=n(2/3)πa³/2a=nπa²/3  (2)

由（1）和（2）式，可得：

Q=W/3σ_y     （3）

式(3)是假设了各个微凸体在接触时均产生一个磨粒而导出。如果考虑到微凸体中产生磨粒的概率数K和滑动距离L，则接触表面的粘着磨损量表达式为：

Q=KWL/3σ_y  （4）

对于弹性材料，σ_y≈H/3，H为布氏硬度值，则式(4)可变为：

Q=KWL/H   （K为磨损系数）

由(4)式可得粘着磨损的三个定律：

（1）     材料磨损量与滑动距离成正比：（适用于多种条件）

（2）     材料磨损量与法向载荷成正比：（适用于有限载荷范围，> H/3时磨损加剧）

（3）     材料磨损量与较软材料的屈服极限σy(或硬度H)成反比

粘着磨损的影响因素：

（1）       材料的性能：脆性材料比塑性材料的抗粘着能力更高，脆性材料发生粘着之后以表层剥落为主，损伤深度较浅；

（2）       材料的互性：发生粘着磨损的概率：相同金属材料或者互溶性大的材料>异种金属材料或互溶性小的材料>金属与非金属材料；

（3）       材料的组织结构和表面处理：多相金属比单相金属的抗粘着磨损能力高；金属表面的钝化膜或者其它化合物薄膜会限制破坏深度；

（4）       材料自身的硬度：硬度高的材料抗粘着磨损的能力更高；

（5）       载荷和速度：载荷超过材料硬度值的1/3时，磨损急剧增加；

（6）       温度：温度的升高可能会导致材料表面结构的改变，甚至硬度下降。

思考涂料产品的应用：

（1）       ZS-522，减少切割、焊接平台的焊渣，减少模具表面的熔渣，就是利用了粘着磨损中异种材料之间的互溶性差，且材料的脆性大，粘着脱落深度浅，使用寿命长；

（2）       ZS-1061，减少水冷壁表面结焦现象；

（3）       ZS-911耐高温陶瓷耐磨防腐涂料，提高材料表层的硬度，提升载荷承受能力上限，以及异种材料的互溶性差等；