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李亚东1，2 ，白宝丰2，谢冰2，闫福丰2，曹少魁1，郭新勇3，张治军3 (1.郑州大学 材料工程学院，河南 郑州 4500523；3.河南大学 功能材料实验室，河南 开封475001 2.郑州轻工业学院 材料与化工学院，河南 郑州 450002；）
摘要：采用均匀试验设计方法，利用MRH-3型摩擦磨损试验机及扫描电子显微镜（SEM）对火焰喷涂尼龙1010涂层的干摩擦磨损性能及磨损机理进行了研究，并利用SPSS统计软件对实验结果进行了回归分析，得到了该涂层的干摩擦系数及磨损量与PV值之间的数学模型。实验结果表明：该涂层的干摩擦系数在实验速度（0.39～0.90m/s）及实验载荷（100～350N）范围内,摩擦系数为0.452～0.665；涂层在实验时间（20min）内，磨损量为1.2～8.6mg。涂层的摩擦磨损机制主要为疲劳磨损和黏附磨损。关键词： 火焰喷涂；尼龙1010；涂层；摩擦磨损；均匀试验设计 火焰喷涂聚合物粉末技术适用于材料表面防护、表面强化及表面装饰，可在金属等多种固体材料表面喷涂多种聚合物粉末来改善物件表面性能，使高分子材料诸多的优良性能（如耐腐蚀、自润滑、耐磨及减摩等）得到充分而合理地应用，制造出基体与表层性能各异的多种复合材料。尼龙（聚酰胺）是一类分子链重复单元中含有酰胺基团（－CO-NH-）的高分子化合物，具有优良的机械强度、耐磨、减摩及良好的耐腐蚀性能等，是一种应用广泛的工程塑料。尼龙1010是我国独创的长碳链聚酰胺品种，综合性能优良，可作为涂层材料用以改善物件的表面性能，实施材料的维修及保护[1,2]。 本实验采用均匀试验设计方法[3]，利用MRH-3型摩擦磨损试验机，对火焰喷涂尼龙1010涂层的干摩擦磨损性能进行研究，用软件对实验结果进行回归分析, 并探讨其磨损机理。1实验部分 尼龙1010粉末过筛（100目）、充分干燥，采用改造后的BPT－1型火焰喷枪进行喷涂。基体为19×12×11mm的45#钢块，喷涂前经除油、除锈和砂纸打磨处理。涂层采用空气自然冷却，涂层厚度控制在0.50-0.75mm。喷涂工艺参数：压缩空气总压力为0.6～1.2MPa,乙炔压力为0.1～0.2MPa,幕帘与送粉空气压力为0.4～0.6MPa，喷涂距离为120～180 mm。 火焰喷涂尼龙1010涂层的干摩擦磨损性能在MRH-3型摩擦磨损试验机上进行。试验采用环-块接触，测试摩擦环为TMK环。试验条件：室温，采用二因素六水平的均匀试验设计使用表U*6（62）安排试验（见表1）。摩擦磨损前后，试样均用丙酮和无水酒精清洗，并用分析天平称量。摩擦系数和磨损量均为3-4次平行试验的平均值。 用JSM-5600LV型扫描电子显微镜（SEM）观察涂层表面形貌以研究其摩擦机理。2结果与讨论 利用SPSS11.0统计软件，对试验数据进行回归分析，建立摩擦系数及磨损量与PV值之间的数学模型。均匀试验设计表及测试结果如表1所示。摩擦系数μ（Y1）与PV(X)值关系的实测曲线及回归曲线如图1所示。磨损量与PV值的实测曲线及回归曲线如图2所示。3 结论 a. 火焰喷涂尼龙1010涂层的干摩擦系数在实验速度（0.39～0.90m s-1）、实验载荷（100～350N）范围内摩擦系数为0.452～0.665，磨损量在20 min内为1.2～8.6mg。b. 扫描电镜（SEM）观察来看，涂层的摩擦磨损机理涉及塑性变形、疲劳磨损和黏附磨损。
参考文献： [1] Nizamettin Kahraman, Behcet Gulenc. Abrasive wear behavior of powder flame sprayed coatings on steel substrates [J]. Materials and Design, 2002,23(8):721-725. [2] Huahui Chen, Huiyou Zhao, Jinxin Qu ,et al. Erosion-corrosion of thermal sprayed nylon coatings[J]. Wear,1999,(223-225):431-435. [3] 方开泰。均匀设计与均匀设计表[M]。北京：科学出版社，1994.1-41.论文来源:2004年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集 |
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