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一、耐磨陶瓷涂料作用機(jī)理
影響無(wú)機(jī)材料強(qiáng)度的因素是多方面的。材料強(qiáng)度的本質(zhì)是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間的結(jié)合力，在晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的情況下，控制材料強(qiáng)度的主要參數(shù)有三個(gè)，即彈性模量E、斷裂表面能尺和裂紋尺寸C。其中E是非結(jié)構(gòu)敏感的參數(shù)，只和材料的性能有關(guān)；R與微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，主要與材料的晶界能、結(jié)合性和缺陷有關(guān)；裂紋尺寸C是一個(gè)控制強(qiáng)度的主要參數(shù)。因此要提高材料的強(qiáng)度和韌性，應(yīng)該主要從消除缺陷和改善界面、阻止裂紋擴(kuò)展入手。以上就是耐磨陶瓷涂料應(yīng)用的基礎(chǔ)理論依據(jù)。
二、耐磨陶瓷涂料概念及特性
通常來(lái)說(shuō)，耐磨陶瓷涂料是一種非金屬膠凝材料，它耐腐蝕、高穩(wěn)定性的非金屬原料經(jīng)嚴(yán)格的工藝配比和先進(jìn)的無(wú)機(jī)聚合技術(shù)制成的一種粉狀陶瓷材料。采用人工或機(jī)械方式涂抹在設(shè)備內(nèi)襯或表面，經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)，在常溫下幾天內(nèi)即可達(dá)到陶瓷的結(jié)合強(qiáng)度和硬度，故名耐磨陶瓷涂料。耐磨陶瓷涂料具有如下幾項(xiàng)重要特性：
1、陶瓷耐磨涂料具有很高的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。它的密度大，無(wú)大的宏觀缺陷，可有效抵御物料的沖擊力和剪切應(yīng)力。
2、陶瓷耐磨料具有優(yōu)良的韌性和抗震性。由于它采用無(wú)定向剛纖維和定向網(wǎng)狀增強(qiáng)措施，通過(guò)耦合進(jìn)一步改善韌性，所以斷裂韌性強(qiáng)。由于離子鍵和其共價(jià)鍵為強(qiáng)結(jié)合鍵，鍵能比較高，低溫對(duì)其影響很小，而且它的振動(dòng)頻率極高，常溫難以對(duì)其構(gòu)成威脅，不會(huì)產(chǎn)生熱震損毀。
3、耐磨陶瓷涂料一般采用雙重補(bǔ)強(qiáng)甚至是多種補(bǔ)強(qiáng)措施，有效地改善了材料性能。而且陶瓷材料低的膨脹系數(shù)等，使其體積穩(wěn)定，不可能產(chǎn)生裂縫，因而整體性好。
4、染耐磨陶瓷涂料為無(wú)機(jī)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(huì)造成土質(zhì)惡化和重金屬離子污染，不會(huì)影響生態(tài)環(huán)境，是一種綠色環(huán)保型的產(chǎn)品。
三、耐磨陶瓷涂料設(shè)計(jì)制造的主要技術(shù)思路簡(jiǎn)介
在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)耐磨陶瓷材料時(shí)，目前主要依據(jù)下文簡(jiǎn)述的幾個(gè)技術(shù)方向去選擇原材料和設(shè)計(jì)加工工藝：
1、涂料應(yīng)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(gè)重要的材料常數(shù)，是原子間結(jié)合強(qiáng)度的標(biāo)志，實(shí)際上是原子間結(jié)合力曲線上任何點(diǎn)的曲線斜率。共價(jià)鍵、離子鍵結(jié)合的晶體，由于結(jié)合力較強(qiáng)，通常有較高的彈性模量。因此要想獲得高強(qiáng)耐磨材料，應(yīng)該選擇離子和共價(jià)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(yīng)用于耐磨陶瓷涂料中。
2、涂料應(yīng)該形成微晶、高密度的微觀結(jié)構(gòu)。為了消除缺陷，提高晶體的完整性，細(xì)、密、勻、純是當(dāng)前陶瓷發(fā)展的一個(gè)重要方向，近年來(lái)出現(xiàn)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(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，是傳統(tǒng)陶瓷所無(wú)法比擬的。特別是近些年出現(xiàn)的各種纖維和晶須，具有完整的晶體結(jié)構(gòu)，幾乎無(wú)缺陷，強(qiáng)度可以提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。
3、采用微細(xì)顆粒增強(qiáng)襯體的機(jī)械強(qiáng)度。當(dāng)在陶瓷材料中加入高強(qiáng)顆粒時(shí)，材料抵抗應(yīng)力誘發(fā)的裂紋擴(kuò)張會(huì)得到明顯的抑制。裂紋在應(yīng)力的作用下發(fā)生擴(kuò)展遇到顆粒時(shí)，由于顆粒極高的強(qiáng)度和小的膨脹系數(shù)，裂紋被“釘”扎住，要繼續(xù)擴(kuò)展必須要求更大的能量去穿透顆�；虬l(fā)生裂紋偏轉(zhuǎn)，增加界面面積，從而增加能量的消耗，提高材料的強(qiáng)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(qiáng)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(chǎn)成本。
4、化學(xué)強(qiáng)化材料的強(qiáng)度和韌性。為了提高耐磨陶瓷涂料養(yǎng)護(hù)期的強(qiáng)度和促進(jìn)結(jié)合劑的水化進(jìn)程，需要在材料的表面涂抹養(yǎng)護(hù)劑。養(yǎng)護(hù)劑是一種化學(xué)涂料，它采用離子交換的方式，使表面的摩爾體積比內(nèi)部的大，由于表面體積膨脹大受到內(nèi)部材料的限制，就產(chǎn)生兩向狀態(tài)的壓應(yīng)力，從而提高材料的屈服強(qiáng)度和斷裂韌性�；瘜W(xué)強(qiáng)化是現(xiàn)代材料發(fā)展的一個(gè)重要方向，具有很強(qiáng)的可操作性，而且非常有效。
