進(jìn)行涂層設(shè)計(jì)時(shí)，首先要了解工件服役情況和工件表面應(yīng)具備的性能，準(zhǔn)確判定工件的失效原因，例如工件工作的介質(zhì)、溫度、受力的性質(zhì)和大小、工件的材質(zhì)、組織、尺寸等，從而確定對涂層的要求，包括結(jié)合強(qiáng)度、硬度、厚度、孔隙的多少及大小、表面精度、耐磨、耐蝕、耐熱或其它性能。
耐粘著磨損涂層
軟支承表面用涂層
軟支承表面是指可以使?jié)櫥瑒┲袛y帶的磨料粒子嵌入涂層中，也允許變形以調(diào)整支承表面的涂層。這種涂層的磨損優(yōu)先于其配合表面，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮低成本材料。噴涂材料多為有色金屬，如鋁青銅、磷青銅、巴氏合金和錫等。
對這類涂層必須提供良好的潤滑，不然磨損率將會增大；支承的涂層必須軟，以捕集滑劑夾帶的磨粒。熱噴涂涂層的固有性能增加了它作為支承涂層的適應(yīng)性。微孔的作用猶如潤滑劑的儲存器，同時(shí)由于降低了粒子的熔合，而具有較小的粘著磨損傾向。表面粗糙度對支承性能也起一定作用，粗糙表面一般有較高的磨損率，但精細(xì)表面不會形成貯藏磨粒的凹槽。
這類涂層常用于巴氏合金軸承；水壓機(jī)軸套；止推軸承瓦；活塞導(dǎo)承；壓縮機(jī)十字頭滑塊。
硬支承表面用涂層
硬支承表面用涂層是指可以用作高耐磨和硬支撐涂層，能耐磨料磨損，減少劃痕和劃傷的涂層?？捎?/span>于高負(fù)荷低速度的硬支撐表面上。常用噴涂材料有鎳基、鐵基自熔合金、氧化物和碳化物陶瓷(如Al2O3-TiO2、Co-WC等)以及難熔金屬M(fèi)o，Mo加自熔合金等。
對這類涂層也應(yīng)當(dāng)有良好潤滑，但不如對軟支承那么重要，因?yàn)?/span>涂層具有較高的耐磨性可以經(jīng)受住瞬時(shí)無潤滑的操作；表面一般應(yīng)該有相等的硬度；雖然兩個(gè)相似的涂層可以用來彼此相對滑動，但實(shí)踐中常使用兩個(gè)不相似的組合物，例如某一涂層對鑄鍛金屬，這樣可以減少擦傷和劃傷。常用用于沖床的減震器曲軸；糖粉碎輥輥頸；防擦傷軸套；方向舵軸承；渦輪軸；主動齒輪軸頸；活塞環(huán)(內(nèi)部燃燒)；燃料泵轉(zhuǎn)子等。
耐磨粒磨損涂層
耐磨粒磨損涂層
耐磨粒磨損涂層是指能耐滑動表面之間的外來粒子的切削和劃槽作用的涂層，涂層的硬度應(yīng)大于外來磨料粒子的硬度。在高溫下使用的涂層，其工作溫度為540~845℃；在低溫下使用的涂層，其工作溫度限于540℃以下。當(dāng)工作溫度限于540℃以下時(shí)，涂層材料可選用自熔性合金加Mo或Ni/Al混合粉、Ni/Al絲以及自熔性合金加Co-WC混合粉；當(dāng)工作溫度為540~845℃時(shí)，噴涂鐵基、鎳基、鈷基材料，Ni/Al絲以及Cr3C2金屬陶瓷粉；在受沖擊或振動負(fù)荷時(shí)，若溫度低于760℃，自熔性合金最好；侵蝕嚴(yán)重時(shí)最后采用Cr3C2；主要用于抗氧化則可采用鐵、鎳、鈷基涂層。
這類涂層應(yīng)該有高的硬度，特別是表面的硬度應(yīng)該超過所存在的磨粒的硬度；涂層在工作溫度下必須有良好的抗氧化性能。常用于泥漿泵活塞桿(石油工業(yè))；拋光桿襯套(石油工業(yè))；吸油管聯(lián)接桿；混凝土攪拌機(jī)的螺旋輸送器；磨碎錘(煙草制品)；芯軸，干電池電解槽；磨光和拋光夾具等。
耐硬面磨損涂層
耐硬面磨損涂層是指能耐硬面或含硬磨料的軟面滑動磨損的涂層。涂層須光滑以減少磨損程度，還應(yīng)具有適當(dāng)?shù)哪Σ料禂?shù)。工作溫度為540~845℃時(shí)認(rèn)為是在高溫下使用的涂層；工作溫度在540℃以下時(shí)認(rèn)為是在低溫下使用的涂層。在低溫下使用的耐硬面磨損的涂層中，還包括耐纖維和紡織線磨損的涂層。當(dāng)工作溫度在540℃以下時(shí)，涂層可采用鐵基、鎳基、鈷基材料、自熔性合金、有色金屬、氧化物陶瓷、碳化鎢及某些難熔金屬材料。當(dāng)工作溫度為540~845℃時(shí)，可采用鈷基自熔性合金、Ni/Al及碳化鉻涂層材料。當(dāng)溫度低于760℃且有沖擊載荷時(shí)，宜選用自熔性合金；溫度再高宜選用Cr3C2涂層；以抗氧化為主則選Ni/Al等。
這類涂層應(yīng)比配對表面硬度要高；當(dāng)配對物表面光滑時(shí)，磨損的嚴(yán)重性減輕，磨損有時(shí)與配對面的粗糙度成比例；接觸的兩個(gè)表面將產(chǎn)生碎屑，它能起磨料的作用；最硬的質(zhì)點(diǎn)將與表面的最硬部分相當(dāng)。常用于拉絲絞盤；撥叉；插塞規(guī)；軋管定徑穿孔器；擠壓模；導(dǎo)向桿等。
耐表面疲勞磨損涂層
耐微振磨損涂層(可預(yù)計(jì)的運(yùn)動)
耐微振磨損涂層(可預(yù)計(jì)的運(yùn)動)是指能承受在軌道上重復(fù)滑動、滾動或沖擊所產(chǎn)生的磨損，并足以承受連續(xù)的沖擊磨損的涂層。由于反復(fù)地加載和卸載產(chǎn)生周期應(yīng)力，誘發(fā)表面裂紋或表面下的裂紋，最終這些裂紋會致使表面破斷和大斷片剝落，這種磨損的先決條件是不出現(xiàn)磨粒磨損或粘著磨損。當(dāng)使用溫度低于540℃時(shí)，應(yīng)選韌性較好的涂層，所以采用自熔性合金、氧化物、碳化物金屬陶瓷、某些鐵基、鎳基、鈷基材料和有色金屬等。當(dāng)使用溫度為540～843℃時(shí)，可采用鐵基、鎳基、鈷基材料及金屬碳化鉻陶瓷材料。
這里的疲勞雖然類似于通常的疲勞，但是這種疲勞極限不能用于評價(jià)涂層成功的可能，因?yàn)?，大多?shù)情況下表面疲勞比通常的疲勞更為嚴(yán)重。涂層應(yīng)具備較好韌性。潤滑劑僅能減輕微振磨損的作用。常用于伺服馬達(dá)電動機(jī)軸、車床和磨床的頂針、凸輪隨動件、搖臂、活塞環(huán)(內(nèi)燃機(jī))、汽缸襯套等。
耐微振磨損涂層(不可預(yù)計(jì)的運(yùn)動)
耐微振磨損涂層(不可預(yù)計(jì)的運(yùn)動)是指能耐相互接觸的表面發(fā)生小量位移引起的振動摩擦的涂層。由于接觸摩擦系統(tǒng)運(yùn)動是不可預(yù)計(jì)的，涂層的磨損很難預(yù)料，振動是這類磨損中最常見的現(xiàn)象。這種涂層在低溫環(huán)境條件時(shí)，限于538℃以下溫度工作；在高溫環(huán)境條件下，宜于在538—843℃溫度范圍內(nèi)工作。材料選擇同耐微振磨損涂層(可預(yù)計(jì)的運(yùn)動)的材料選擇。
此種涂層必須在工作溫度中耐氧化。如果形成氧化物，它必須是韌性的和粘著力強(qiáng)的。松馳粘附的氧化物將引起嚴(yán)重的磨粒磨損。常用于飛機(jī)襟翼導(dǎo)向裝置、伸脹接縫、壓縮機(jī)防氣圈、渦輪機(jī)氣密圈、渦輪機(jī)氣密環(huán)、渦輪機(jī)氣密墊圈等。
耐氣蝕涂層
耐氣蝕涂層是指能夠承受由于液體流的空穴造成的機(jī)械沖擊磨損的涂層，應(yīng)具有韌性高、耐磨和耐腐蝕性能，耐表面疲勞的材料均耐氣蝕。涂層材料可采用鎳基自熔性合金、含95%Al和1%Fe的銅合金、含38%Ni的銅合金、自熔性合金加Ni/Al混合粉、超細(xì)的Al2O3、純Cr2O3粉等。
對于發(fā)生氣蝕來說，一定存在液體金屬表面之間的相對運(yùn)動，涂層應(yīng)該經(jīng)過密封處理以防液體的滲入，涂層也必須有韌性，脆性的涂層會很快破損，加工硬化的涂層能經(jīng)受氣蝕的反復(fù)沖擊。常用于耐磨環(huán)-水輪機(jī)、水輪機(jī)葉片、水輪機(jī)噴頭、柴油機(jī)汽缸襯、泵等。
耐沖蝕涂層
耐顆粒沖蝕涂層(低溫)
耐顆粒沖蝕涂層(低溫)是指耐尖銳和堅(jiān)硬粒子的沖蝕的涂層。這些粒子由氣體或液體傳遞并以一定速度沖擊涂層表面。當(dāng)粒子的沖擊角小于45°時(shí)，粒子沿表面飛行而產(chǎn)生磨料磨損，這時(shí)要求涂層有高的硬度，當(dāng)粒子的沖擊角大于45°時(shí)，則涂層的韌性顯得特別重要。涂層在低溫條件下，限于538℃以下溫度；在高溫環(huán)境下，能在538℃以上溫度使用。涂層材料可采用幾種鎳基自熔性合金粉、自熔性合金加細(xì)銅混合粉、高鉻不銹鋼粉、超細(xì)的Al2O3、純Cr2O3粉、87% Al2O3+13%TiO2復(fù)合粉、Co-WC復(fù)合粉。
如果顆粒沖擊的角度小于45°時(shí)，選擇的涂層應(yīng)當(dāng)比較硬和更具有耐磨粒性；如果顆粒沖擊的角度大于45°，選擇的涂層應(yīng)當(dāng)比較柔軟堅(jiān)固；在高溫環(huán)境下，涂層應(yīng)該具有較高的紅硬性，并能在538～816℃的溫度中對介質(zhì)具有抗氧化性；除自熔合金以外，所推薦的全部涂層都需要封閉處理，最好采用BP密封劑，但也可使用AP密封劑。在低于260℃溫度、高角度沖擊的情況下，經(jīng)過封閉處理的涂層能顯著地改善其耐沖蝕性，超過260℃封閉層會被燒掉；⑤如果使用溫度超過260℃，涂層不必進(jìn)行封閉；當(dāng)液體為載體時(shí)，必須考慮所選擇涂層的耐腐蝕性能。常用于抽風(fēng)機(jī)、水電閥、旋風(fēng)除塵器、切斷閥閥桿和閥座。