反磨损“卫士”

反磨损“卫士”

摩擦与磨损是一种普遍存在的现象，凡两个或两个以上物体相互接触并相对运动的表面都会发生摩擦与磨损。摩擦与磨损对人类的生产和生活有着深远的影响。人类对摩擦的最早接触应该是从原始人类的“摩擦取火”开始的，摩擦取火第一次使人类支配了一种自然力，从而最终把人类和动物分开。我国古代车的发明则是由滚动摩擦代替滑动摩擦而减少摩擦磨损的光辉范例。此外摩擦轮、皮带轮传动、各种车辆制动器等都是利用摩擦为人类服务的典型实例。但是，我们应该一分为二地看问题，这样一种普遍存在的自然现象又会给社会带来怎样的危害呢？

事实上，摩擦与磨损给人类社会带来的损失也是非常惊人的。据不完全统计，世界上工业部门生产的能源约有1／3～1／2消耗于各种形式的磨损上；汽车中各种摩擦消耗的功率约为其有效功率的20%～50%；有些纺织机械中因摩擦损失的平均能耗占其能耗的85%左右。例如美国1981年公布的数字，每年由于磨损造成的损失高达1000亿美元，其中材料消耗约为200亿美元，相当于材料年产量的7%；前联邦德国1974年钢铁工业的维修费为30亿马克，其中直接由于磨损造成的损失约占47%，停机修理所造成的损失与磨损直接造成的损失竟然相当；前苏联由于磨损造成的损失，每年约为120～140亿卢布；而我国虽然对于摩擦磨损所造成的损失尚缺乏全面的统计数字，但据建材、电力、煤炭、冶金矿山和农机等5个工业部门的不完全统计，每年仅备件消耗的钢材就在150万吨以上；而机械工业部1974到1975年的调查报告中显示，仅汽车备件消耗就达23万吨，其中2／3用于维修，大部分是由于磨损所致。

从上面这一个个触目惊心的数字中，我们可以清楚地看到摩擦磨损给人类社会带来了多么大的伤害。摩擦与磨损不仅消耗火量能源与材料，而且由于更换磨损零部件时的停工、维修，以及由于磨损使产品质量降低造成的设备及人身事故等严重地影响了工业技术向现代化自动化发展。所以对摩擦与磨损的研究，特别是在工业发达国家，越来越引起了人们的重视。

有摩擦必然伴随着摩擦面的磨损，而有磨损也很容易想到润滑。在摩擦接触表面上添加一定的润滑剂是减少摩擦、降低磨损的有效而又经济的手段。但是，任何实践只有在科学的理论指导下才可能会是合理的，因此，深入研究摩擦学这一学科技术，并使之真正地指导实际，这对于减少摩擦与磨损给人类带来的危害是极为关键的。同时，伴随着理论研究的逐步深入，一些先进的表面工程技术也先后问世。利用表面涂层技术在摩擦部件的表面制得高温耐磨陶瓷涂层对于摩擦与磨损的减少，在反复的实践中已经被证明是极为有效的，这引起了摩擦学界的极大关注，被美其名为“反磨损卫士”。如氧化铬、氧化铝一氧化钛陶瓷涂层加涂于泵轴和磨坏表面，不但能够较少磨损损失，还能有效地解决石化工业的“跑、冒、滴、漏”。

那究竟什么是高温耐磨陶瓷涂层呢？它的形成机制如何？又怎样起到耐磨的作用的呢？通过各种涂层技术（主要是热喷涂技术，如等离子喷涂、电弧喷涂、高速火焰喷涂、爆炸喷涂及激光喷涂等）在基体（一般是金属摩擦零件）表面涂敷一层陶瓷涂层，而陶瓷材料由于具有高熔点、高硬度、高化学稳定性、摩擦系数小等优点，这样，陶瓷涂层若与金属形成复合体，则将既有陶瓷材料的耐热、耐磨、耐腐蚀性能，又兼有金属材料的良好性能，从而可以减少摩擦与磨损带来的危害，大大延长金属基体的使用寿命。等离子喷涂技术是利用电弧等离子体作为热源，将粉末材料熔化，经高速气流雾化撞击于基体材料表面形成涂层，具有温度高、可喷涂的材料范围广、工件不带电、基体材料范围广、基体受热损伤小、涂层质量高等优点，因此尤其得到关注。常用的等离子喷涂陶瓷材料主要有氧化物（Cr₂O₃、Al₂O₃、TiO₂、Al₂O₃－TiO₂）和碳化物（WC－Co和Cr₃C₂－NiCr），涂层的可加工性能好，经研磨抛光，涂层表面的光洁度可小于0．02μm。等离子喷涂高温耐磨涂层在很多领域里已经得到了广泛的应用：Al₂O₃－TiO₂陶瓷涂层广泛应用泥浆泵活塞杆、柱塞泵柱塞吉密封体、液压系统蝶形阀一放泄阀塞和密封件、气缸衬套等耐磨料磨损；Cr₃C₂－NiCr这一理想的抗摩擦磨损涂层在刀具、涡轮、轴承等耐磨损中也发挥着极为重要的作用。

人们对摩擦与磨损现象日益增多的关注，以及表面涂层技术的不断创新，必将使高温耐磨陶瓷涂层在反磨损领域里做出更大的贡献，成为名副其实的“反磨损卫士”。