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等离子喷涂新型涂层的结构与性能 (北京科学院上海硅酸盐研究所 上海 200050) 丁传贤 张叶方 作者简介 丁传贤，男，1936年2月生.1959年毕业于复旦大学化学系，中国科 学院上海硅酸盐研究所研究员，中国工程院院士，40年来，一直从事等离子喷 涂涂层配方、工艺、性能、结构和应用研究以及相关应用基础研究，共取得19项 科研成果、发表学术论文80余篇。 玺 摘 要 本文主要介绍等离子喷涂碳化钨纳米涂层和碳化铬涂层的性能与结构。讨论了 它们与涂层摩擦学行为间关系。结果表明，纳米碳化钨涂层和碳化铬涂层具有优良的摩 擦学特性;制备成功的超硬碳化硼涂层不仅具有高的导热率，而且还具有优良的抗激光辐 照性能;采用真空等离子喷涂技术，获得了高致密的金属钦涂层。 关键词 等离子喷涂碳化钨涂层纳米碳化鸽涂层碳化铬涂层碳化翎涂层 钦涂层 0 前 百 等离子喷涂是一种有效的表面技术。制备出性能各异 、功能多样的涂层材料，在航 天、航空、机械、化工、医疗等领域获得了较为广泛的应用一，z!。中国科学院上海硅酸盐研 究所曾研制成功高温防热，耐磨 、红外辐射 、电解催化 、生物相容等多类涂层，并在民用和 国防工业上获得了应用b.,I。为满足LI民经济发展和科学技术进步的需要、又积极开拓新 型涂层材料的制备和应用，并对涂层的性能与结构进行了测量与表征，取得了一些有益的 结果。主要有: (1)探索了氧化钦、碳化钨耐磨涂层的特征，发现氧化钦纳米涂层具有优良的离子 注入特性;碳化钨纳米涂层具有较高的硬度和优良的摩擦学特性。这与纳米涂层具有大 的比表面和大量晶界有关 (2)研究了碳化硼涂层的制备1_艺技术，制备成功超硬碳化硼涂层、涂层具有良好 的抗激光辐照特性 (3)考察了碳化铬涂层的摩擦学行为，碳化铬涂层的摩擦学特性与配副材料、润滑 介质和接触应力状态密切相关。 (4)进行了轻基磷灰石Jx基磷灰石一钦、径基磷灰石一陶瓷复合和梯度涂层的生 物学特性研究，涂层具有良好的生物相容性和诱导成骨作用。 (5)制备成功了良好耐腐蚀性能的镍铬铝忆基涂层和金属钦涂层。 本文着重介绍纳米碳化钨、碳化铬、碳化硼和金属钦涂层的结构和性能，为涂层的应 用提供依据。 ·7 :2 涂层力学性能 表1给出了真空等离子喷涂纳米和常规W 涂层的显微硬度和弹性模量。由表1可 知，与常规峨吧涂层相比，纳米WC涂层具有较沂的显微硬度外，弹性模量亦相应增大， 这也许和真空等离子喷涂纳 表lwc一C。角层的力学性能 米和常规WC一Co涂层物相 ’1训el撇腼 1卿1犯d云铭ofWC一伪种 哪 有较大差别有关。 磁闹J盯山刀图5曰aslicl比汕d。 图3给出纳米和常规wc — 一一一一-卫迎卫一-卫 1里丝一一一- 一Co涂层与氧化铝陶瓷配副 N“一、ti邺 比 463 在干摩擦条件下的摩擦系数 丝些些旦迹些卫鱼塑一一一一卫一 --止丝旦一一一 和磨损量随载荷变化曲线 由图3(a)可知，纳米从仗:一C。涂层的摩擦系数宜载荷的增加急剧下降，而常规wc一。涂 层，在开始阶段随载荷的增大而减小，当载荷夕印N时，涂层的摩撩系数地开始增大。纳 米WC一肠涂层比常规wC一C。涂层具有低往多的磨损量，前者约为后者的/18，详见图3 (卜) 目 t 睡 ，