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    耐磨陶瓷涂料的特性及作用機理

    時間: 2019-12-14 15:24:40來源: 宜興市巖邦特種陶瓷有限公司

    一、耐磨陶瓷涂料作用機理

    影響無機材料強度的因素是多方面的。材料強度的本質是內部質點間的結合力,在晶體結構穩定的情況下,控制材料強度的主要參數有三個,即彈性模量E、斷裂表面能尺和裂紋尺寸C。其中E是非結構敏感的參數,只和材料的性能有關;R與微觀結構有關,主要與材料的晶界能、結合性和缺陷有關;裂紋尺寸C是一個控制強度的主要參數。

    因此要提高材料的強度和韌性,應該主要從消除缺陷和改善界面、阻止裂紋擴展入手。以上就是耐磨陶瓷涂料應用的基礎理論依據。

    二、耐磨陶瓷涂料概念及特性

    通常來說,耐磨陶瓷涂料是一種非金屬膠凝材料,它耐腐蝕、高穩定性的非金屬原料經嚴格的工藝配比和先進的無機聚合技術制成的一種粉狀陶瓷材料。采用人工或機械方式涂抹在設備內襯或表面,經過一系列的化學反應,在常溫下幾天內即可達到陶瓷的結合強度和硬度,故名耐磨陶瓷涂料。

    耐磨陶瓷涂料具有如下幾項重要特性:

    1、陶瓷耐磨涂料具有很高的機械強度和剛度。它的密度大,無大的宏觀缺陷,可有效抵御物料的沖擊力和剪切應力。

    2、陶瓷耐磨料具有優良的韌性和抗震性。由于它采用無定向剛纖維和定向網狀增強措施,通過耦合進一步改善韌性,所以斷裂韌性強。由于離子鍵和其共價鍵為強結合鍵,鍵能比較高,低溫對其影響很小,而且它的振動頻率極高,常溫難以對其構成威脅,不會產生熱震損毀。

    3、耐磨陶瓷涂料一般采用雙重補強甚至是多種補強措施,有效地改善了材料性能。而且陶瓷材料低的膨脹系數等,使其體積穩定,不可能產生裂縫,因而整體性好。

    4、染耐磨陶瓷涂料為無機非金屬材料,主要成份為硅酸鹽,和地球巖石圈成份相近,不會造成土質惡化和重金屬離子污染,不會影響生態環境,是一種綠色環保型的產品。

    三、耐磨陶瓷涂料設計制造的主要技術思路簡介

    在設計、生產耐磨陶瓷材料時,目前主要依據下文簡述的幾個技術方向去選擇原材料和設計加工工藝:

    1、涂料應選擇彈性模量高的原料,提高材料硬度和耐磨性。

    彈性模量E是一個重要的材料常數,是原子間結合強度的標志,實際上是原子間結合力曲線上任何點的曲線斜率。共價鍵、離子鍵結合的晶體,由于結合力較強,通常有較高的彈性模量。因此要想獲得高強耐磨材料,應該選擇離子和共價化合物,如氧化物、氮化物、碳化物及硼化物。例如:剛玉、碳化硅、碳化鈦、硼化鈦和硼化鋯等粉體材料,被廣泛地應用于耐磨陶瓷涂料中。


    2、涂料應該形成微晶、高密度的微觀結構。

    為了消除缺陷,提高晶體的完整性,細、密、勻、純是當前陶瓷發展的一個重要方向,近年來出現了許多微晶、高密度、高純的陶瓷材料,如熱壓氮化硅陶瓷,密度接近理論值,幾乎不含氣孔,有極高的機械強度和耐磨性,是傳統陶瓷所無法比擬的。特別是近些年出現的各種纖維和晶須,具有完整的晶體結構,幾乎無缺陷,強度可以提高一個數量級。

    3、采用微細顆粒增強襯體的機械強度。

    當在陶瓷材料中加入高強顆粒時,材料抵抗應力誘發的裂紋擴張會得到明顯的控制。裂紋在應力的作用下發生擴展遇到顆粒時,由于顆粒極高的強度和小的膨脹系數,裂紋被“釘”扎住,要繼續擴展必須要求更大的能量去穿透顆?;虬l生裂紋偏轉,增加界面面積,從而增加能量的消耗,提高材料的強度和韌性。加入顆粒后,材料的彈性模量和剪切模量都有所增加,材料的強度和耐磨性得到顯著地提高,可以增加耐磨材料的使用壽命,降低生產成本。

    4、化學強化材料的強度和韌性。

    為了提高耐磨陶瓷涂料養護期的強度和促進結合劑的水化進程,需要在材料的表面涂抹養護劑。養護劑是一種化學涂料,它采用離子交換的方式,使表面的摩爾體積比內部的大,由于表面體積膨脹大受到內部材料的限制,就產生兩向狀態的壓應力,從而提高材料的屈服強度和斷裂韌性?;瘜W強化是現代材料發展的一個重要方向,具有很強的可操作性,而且非常有效。


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