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(duì)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(duì)這類(lèi)涂層必須提供良好的潤(rùn)滑，不然磨損率將會(huì)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(rùn)滑劑的儲(chǔ)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(duì)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(huì)形成貯藏磨粒的凹槽。
這類(lèi)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(duì)這類(lèi)涂層也應(yīng)當(dāng)有良好潤(rùn)滑，但不如對(duì)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(wú)潤(rùn)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(lái)彼此相對(duì)滑動(dòng)，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(duì)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(dòng)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(dòng)表面之間的外來(lái)粒子的切削和劃槽作用的涂層，涂層的硬度應(yīng)大于外來(lái)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(dòng)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(lèi)涂層應(yīng)該有高的硬度，特別是表面的硬度應(yīng)該超過(guò)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(dòng)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(lèi)涂層應(yīng)比配對(duì)表面硬度要高；當(dāng)配對(duì)物表面光滑時(shí)，磨損的嚴(yán)重性減輕，磨損有時(shí)與配對(duì)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(pán)；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(dòng))
耐微振磨損涂層(可預(yù)計(jì)的運(yùn)動(dòng))是指能承受在軌道上重復(fù)滑動(dòng)、滾動(dòng)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(huì)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(lèi)似于通常的疲勞，但是這種疲勞極限不能用于評(píng)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(rùn)滑劑僅能減輕微振磨損的作用。常用于伺服馬達(dá)電動(dòng)機(jī)軸、車(chē)床和磨床的頂針、凸輪隨動(dòng)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(dòng))
耐微振磨損涂層(不可預(yù)計(jì)的運(yùn)動(dòng))是指能耐相互接觸的表面發(fā)生小量位移引起的振動(dòng)摩擦的涂層。由于接觸摩擦系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)是不可預(yù)計(jì)的，涂層的磨損很難預(yù)料，振動(dòng)是這類(lèi)磨損中最常見(jiàn)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(dòng))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(duì)于發(fā)生氣蝕來(lái)說(shuō)，一定存在液體金屬表面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，涂層應(yīng)該經(jīng)過(guò)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(huì)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(duì)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(guò)封閉處理的涂層能顯著地改善其耐沖蝕性，超過(guò)260℃封閉層會(huì)被燒掉；⑤如果使用溫度超過(guò)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。