中国粉体网讯 金属钼因具有高熔点、较好的耐磨性、抗腐蚀性和电热导性等优点而广泛应用于冶金、机械、石油、化工、国防、航空航天、电子等诸多领域。但由于钼及其合金在700℃以上会发生灾难性氧化，限制了其作为高温材料方面的应用。目前，其解决途径主要有两种，一是研制高温抗氧化的新型钼基合金；二是在钼表面制备高温抗氧化防护涂层。
研究表明，钼的可合金化程度很小，加入稍多的抗氧化元素 (如Cr、Al等) 会大幅降低合金的加工性和室温塑性，因而研究者趋向利用防护涂层，以提高其高温抗氧化性能。
钼及钼合金的氧化机理
钼的氧化与氧压及温度相关，在标准大气压101.325KPa下，钼及钼合金的氧化进程分为以下四个阶段：
①温度≤475℃，形成MoO2膜，黏附在钼及钼合金基体上；
② 475℃≤温度≤700℃，形成MoO3挥发物；
③ 700℃≤温度≤ 875℃，MoO3挥发，但并未在基材表面形成氧化膜；
④温度≥875℃时，MoO3挥发物大量形成，且在基材表面形成致密的氧化物膜，阻止钼及钼合金与氧气的接触。
现有的研究中，钼合金表面的涂层体系主要可分为耐热金属涂层、铝化物涂层、氧化物涂层、硅化物涂层等，其中以MoSi2为主要成分的高温抗氧化硅化物涂层是现阶段使用最多、工艺相对较为成熟的涂层体系。这是由于MoSi2与钼合金基体之间具有极高的适配性与相容性，在高温服役状态下，可以生成连续、致密的SiO2薄膜，该膜层能够阻挡氧的进入，继而起到提升基体抗氧化性能的作用。
目前钼及钼合金表面涂层制备工艺中比较成熟的有包埋渗（PC）法、化学气相沉积( CVD) 法、料浆烧结法以及喷涂法等。其中喷涂法具有制备速度快、成膜效率高、成本低、污染少、易于生产等优点，此外，使用喷涂的方式可以适应不规则形状与尺寸的工件，使得喷涂法具有更加广阔的工业化与商业化前景。
热喷涂加工技术制备钼系涂层
热喷涂是一种通过在基材上喷涂熔融液滴产生新的工程表面的技术。热喷涂设备将涂层材料送入高温惰性气体或还原性气体的喷射流中，使其熔化和雾化并喷射到表面。
热喷涂金属钼涂层最初是采用线材喷涂技术开发的，该技术仍然使用大量的钼丝，近年来，粉末喷涂技术已逐渐取代金属丝喷涂。纯钼可作为喷涂涂层用于汽车和航空航天工业部件的摩擦控制。在这一领域，线材喷涂是最强的，这是基于过去的惯例和喷涂丝材仅有纯金属的事实。钼涂层主要用于轴颈、轴承轴和活塞环，采用丝材和粉末沉积工艺。
不同的钼系合金材料，所制备的涂层性能有所不同，热喷涂加工技术下制备的钼系功能涂层主要有：
钼基喷涂粉末的成分和典型应用
来源：钼和含钼材料的世界
Mo-O系涂层：Mo主要的氧化物包括：MoO2和MoO3，钼的氧化物涂层硬度高，摩擦系数稳定，耐磨性能比较好，采用热喷涂加工技术制备的钼系氧化物金属涂层已经广泛应用于汽车同步环、活塞环等零部件的受热面，用以提高其耐磨性能。
Mo-S系涂层：MoS2为六方晶系结构，其摩擦系数低，表面强度高，是一种重要的固定体润滑剂。采用热喷涂加工技术制备的功能涂层，不仅具有较高的强度，同时具有固体的润滑功能，还可以在低摩擦系数的情况下具备良好的耐磨性能，涂层利用率更强。
Mo-Si系涂层：这类涂层具有良好的热传导性能，同时也具备良好的抗高温氧化性能，MoSi2还具有比较低的电阻，这一系列良好的防护功能，加之热喷涂加工技术的辅助，所制备的钼系涂层具有良好的使用性能。
在应用方面，可选用的喷涂工艺方法有火焰喷涂、超音速等离子喷涂、普通等离子喷涂等一般采用火焰线材喷涂，这是由于该工艺成本低，操作简单，易实现自动化。将钼制成粉末，采用超音速等离子喷涂制备涂层，由于焰流的温度高、粒子的飞行速度高，得到的涂层致密，氧化物含量低。有研究表明将钼与NiCrBSi自熔性合金按一定比例混合可有效提高涂层硬度和耐磨性，是非常具有潜力的新型耐磨涂层。
钼涂层坚韧致密，光洁度高，具有良好的抗咬死性能，在350℃温度下耐磨性能好，抗擦伤性能优良，能承受瞬时摩擦高温，对很多金属和合金有高的结合强度。常用作耐磨涂层，可用于喷涂打底层，但不能喷涂在铜基工件上。另外，汽油中的硫或润滑油中的硫起反应，会形成MoS2。涂层中又存在一定的气孔，能保存润滑油。这样既有油的润滑作用，又有MoS2的润滑作用，可以有效地防止气缸和活塞环之间熔着咬合现象。用于汽车零件、涡轮、齿轮、轴、轴颈及冶金炉风口、铸模等部件的喷涂，是理想的活塞环和同步齿环涂。
来源：
郭冬青等：镍基热喷涂自润滑涂层研究新进展
钼和含钼材料的世界：钼金属/合金的应用 —— 热喷涂
（中国粉体网编辑整理/空青）
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