摘 要：采用 CP-3000 型亚音速喷枪在 45 钢上分别喷涂含 Cr2O3为 85%、95%和 100%的陶瓷涂层，并在 1055 ℃电阻炉中烧结。 在室温下分别对不同比例 Cr2O3陶瓷涂层进行干摩擦和水润滑摩擦，分析不同比例涂层与对摩件的质量损失随时间和载荷的变化。 结果表明：一定量釉料的添加可以提高 Cr2O3陶瓷涂层的耐磨性，且 95%Cr2O3陶瓷涂层耐磨性能最优。
关键词：Cr2O3陶瓷涂层； 不同配比； 耐磨性
陶瓷材料具有高硬度、高机械强度、耐磨损及化学稳定性好等特性，被广泛应用于国防尖端技术、工业、建筑、生物医学等各个领域，在摩擦学领域具有广阔的应用前景， 已成为新材料和新技术研究的热点之一[1-3]。 而 Cr2O3涂层具有导温系数高、热膨胀系数低等特点，摩擦过程中产生的热应力比较小，涂层不容易发生严重断裂，磨损性能优越[4]。 为此我们在基材为 45 钢上热喷涂制备了 Cr2O3陶瓷涂层，并通过对该涂层在不同磨损时间、 载荷下质量损失与T8Mn 与高速钢进行比较， 来评定所制备涂层的磨损性能[5-6]，为工业生产提供相关试验参数。
1 实验部分
1.1 实验材料及制备
将 Cr2O3陶瓷粉末与釉料分别按质量比 85%、95%和 100%混合，加入纯净水，搅拌至均匀，在电热炉中边加热边搅拌，使其充分混合，加热至有粉末状颗粒出现，然后放入烘箱中烘干，再将混合粉末放置到电阻炉中烧结至 900℃，保温 10min 后随炉冷却，取出粉碎(球磨)过 200 目筛，制成混合粉[7]。用 CP-3000型亚音速喷枪喷到基体 (45 钢) 表面， 涂层厚度约0.30mm， 随后在该涂层上刷制一层很薄的釉料，并在电阻炉中烧结(1055℃)，保温 10min，随炉冷却后即得到实验试样。
1.2 摩擦磨损试验
将三种不同配比的陶瓷涂层分别在室温条件下与 T8Mn(平均硬度 >62HRC)进行对摩(干摩擦)，摩擦后用电子天平测量试样与对摩件的质量损失求得质量损失比(涂层质量损失 /T8Mn 质量损失)。 另外对三种比例的试样及高速钢分别与 1200 目水砂纸进行对摩，试样尺寸为 准6mm×25mm，摩擦磨损实验条件为：转速 50r/min，载荷 3、10、15、25、35和 45N，时间 20、40 和 60s。 室温，水润滑，每隔 20s 用电子天平测量试样磨损前后的质量损失。 试验前所有试样均经丙酮、乙醇清洗，用电吹风吹干，去油去锈。
2 结果与讨论
2.1 与 T8Mn 对摩
图 1 为制备的不同配比的陶瓷涂层与 T8Mn 在相同载荷、转速、时间下对摩后的质量损失比。 可以看出， 本实验涂层相对于 T8Mn 的耐磨性均小于或接近，表明 Cr2O3的耐磨性能良好。 85%和 100%的Cr2O3质量损失比值分别为 1 和 0.99， 非常相近，而95%Cr2O3陶瓷涂层的质量损失比为 0.125， 相对于前面两种比例的涂层， 质量损失比很小， 且差距较大。 由此可知釉料的添加可以增加陶瓷涂层的耐磨性能， 但添加量不宜太大， 由该实验的结果得知，95%这一配比的 Cr2O3陶瓷涂层耐磨性能最好，且大大优于纯 Cr2O3陶瓷涂层。
2.2 与水砂纸对摩
图 2 为各比例试样及高速钢在载荷 3N、 转速50r/min 下质量损失随时间变化的曲线图。 可以看出，高速钢和 100%Cr2O3陶瓷涂层的质量损失随时间的延长而增加，基本呈直线状态。但三种比例的涂层的质量损失均小于高速钢，可知，Cr2O3陶瓷 涂层的耐磨性要优于高速钢。三种比例的涂层比较得出，85%Cr2O3陶瓷涂层质量损失最大， 而 95%Cr2O3陶瓷涂层的磨合期较长， 且达到稳定后质量损失明显低于其他两种比例。 由此我们测试了各比例试样在时间 20s、转速 50r/min 下质量损失随载荷的变化，结果如图 3 所示。 可以看出，Cr2O3陶瓷涂层的质量损失随载荷的增加有一定的波动， 但整体呈上升趋势。 85%和 100%Cr2O3陶瓷涂层的质量损失一直相近，但 85%Cr2O3陶瓷涂层在载荷 25N 以上，质量损失急剧上升。 两种比例的涂层的质量损失均高于95%Cr2O3陶瓷涂层，尤其是载荷越大，差值越明显。
3 结论
(1) 在干摩擦下 Cr2O3陶瓷涂层与 T8Mn 对摩的质量损失比均小于 1，在水润滑下与水砂纸对摩，Cr2O3陶瓷涂层的质量损失均小于高速钢比较，表明各比例 Cr2O3陶瓷涂层均具有较优的耐磨性能。
(2) 釉料的添加可以提高 Cr2O3陶瓷涂层的耐磨性能， 但量不宜太大，95%Cr2O3陶瓷涂层的耐磨性能最好。
参考文献略
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