近年来，导电耐磨元件已广泛应用于现代化工业当中，随着资源节约型社会的需求发展，采用块体材料制备导电耐磨材料成本高、资源消耗大、功能性单一，因此通过表面改性技术制备导电耐磨自润滑功能涂层来提高其表面性能，同时采用该技术对已损坏工件进行表面再制造修复，极大地降低了生产成本。当前，国内外研究学者对导电耐磨涂层的研究起于初步阶段，对其研究主要集中于电气工程、轨道交通、航空航天及军事领域。例如，高压隔离开关表面制备银基涂层后，对于电力系统输送的安全性、稳定性有了极大的保障；飞机的座舱盖在沉积功能薄膜后，其电磁屏蔽性、综合防护性都有显著的提高；电磁轨道炮表面制备钼基涂层后，极大地了延长了导轨的使用寿命。与此同时，导电耐磨涂自润滑层也逐渐应用于电机中的碳刷和集电环、航天器的精密导电滑环、高铁的受电弓滑板及无轨电车的集电弓滑板等领域。今后，导电耐磨自润滑涂层在装备零部件上的使用会愈加广泛。近年来，部分兼具高导电、高耐磨及低摩擦等性能于一体的材料相继问世，但是应用于导电耐磨自润滑涂层制备领域的材料相对较少，对其研究相对较浅。例如，三元层状化合物MAX相具有典型的六方层状结构，由Mn+1Xn和A 原子层依次交替排列组成。原子之间依靠弱金属键结合，这种独特的结构使其不仅具有金属的导热、导电、较高的弹性模量、剪切模量，而且具有陶瓷的高屈服强度、高熔点、高热稳定性和优异的抗氧化性能，甚至还具有优于石墨的自润滑性能。作为 MAX 相的一员，Ti2SC在室温下电阻率为0.52μΩ/m，其耐磨性是已知MAX相材料中最好的，也是目前唯一一种以Al2O3材料作为摩擦副（25~550 ℃）对磨时，仍能展现出优异耐磨性能的MAX相材料。Ti3SiC2常温下的电阻率是 9.6×106Ω/m，比石墨大了近2个数量级，在1300 ℃时具有很好的抗氧化能力，远高于石墨。Su 等采用等离子喷涂技术在石墨基材上制备Ti3SiC2/堇青石涂层。Frodelius等通过超音速火焰法在不锈钢表面制备出厚度大于100μm的Ti2AlC 涂层。与此同时，MAX 相在薄膜及冷喷涂中的应用也日趋广泛。MXenes 材料则是一种近年发展起来的二维层状结构的前过渡金属碳化物和碳氮化合物，对应的三元体相材料为 MAX 相。MXenes是抽取MAX相中A层原子获得的，它们通用的化学式为 Mn+1XnTx（n=1~3），T表示表面基团（如羟基、氧或者氟），MAX相和MXenes 两者的关系如图所示。研究表明，大部分 MXene材料具有优良的导电性（类似于MAX），良好的力学性能和磨损性能。Zha等研究了 Sc2CT2（T=F、OH）的电学性，结果表明，两种MXenes都展示出了优良的载流子迁移能力，室温下，Sc2CF2 在锯齿形方向的电子迁移率高达 5.03×103cm2/(V.s)，Sc2C(OH)2则显示出各向同性的电子迁移率为 2.10×103cm2/(V.s)。
本文由桑尧热喷涂网收集整理。本站文章未经允许不得转载；如欲转载请注明出处，北京桑尧科技开发有限公司网址：http://www.sunspraying.com/
|
