[發明專利]一種寬溫域自潤滑涂層材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210533853.2
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN103074561A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 于月光;任先京;高峰;沈婕;趙曉東;袁建鵬;徐紅艷
• 申請（專利權）人: 北京礦冶研究總院;北礦新材科技有限公司
• 主分類號: C23C4/04
• 分類號: C23C4/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 薄觀玖

技術領域

本發明屬于熱噴涂技術領域，特別涉及一種寬溫域自潤滑涂層材料及其制備方法。

背景技術

現代工業的發展促使越來越多的機械在高溫高速等惡劣環境下工作，特別是航空航天等行業的發展，機械面臨真空、高低溫溫差大等特殊環境，普通的潤滑劑難以滿足使用要求，固體自潤滑涂層因其減摩效果穩定、適合于惡劣工況條件，而引起人們的廣泛關注。固體自潤滑涂層一般由粘結相、耐磨相和潤滑相組成。目前國內外比較成熟的寬溫域自潤滑體系的主要成分為：粘結相主要是NiCr合金，耐磨相主要由Cr₃C₂或Cr₂O₃組成，潤滑相主要兩種組元構成，一種是Ag，提供低溫段的減摩潤滑；一種是CaF_2?·?BaF₂，提供高溫段的減摩潤滑。隨著工況對自潤滑性能要求的提高，美國研究人員采用NiMoAl合金粉末代替NiCr合金，自潤滑涂層的耐氧化性更好，耐溫性也獲得提高。但是自潤滑涂層在使用過程中一直存在潤滑組元易脫落，減摩效果不穩定等問題，特別是在使用初期，摩擦系數不穩定，摩擦系數大于0.4，易在初期造成對磨件的磨損。其主要原因是潤滑組元在摩擦開始階段分散不均勻，表面未能形成連續的自潤滑膜層；涂層內部結合較差，加工和摩擦過程中容易脫落，結合強度一般小于30?MPa。

發明內容

針對現有技術不足，本發明提供了一種寬溫域自潤滑涂層材料及其制備方法。

一種寬溫域自潤滑涂層材料，其為由粘接相、硬質相和潤滑相所組成的均勻混合物材料，其中粘結相為聚合型NiMoAl，占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的60%~80%；硬質相為球形Cr₂O₃或Cr₃C₂，硬質相的粒徑為小于等于50?μm，占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的10%~20%；潤滑相為Ag和CaF_2?·?BaF₂，占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的6%~20%，其中Ag占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的3%~10%，CaF₂?·?BaF₂占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的3%~10%。

所述聚合型NiMoAl以Ni粉為核心，以Mo、Al混合粉為包覆層，所述聚合型NiMoAl的粒徑為30?μm~100?μm之間。

所述Ni占粘結相總質量的80%~90%，Mo占粘結相總質量的5%~10%，Al占粘結相總質量的5%~10%；Ni粉的粒徑為小于等于80?μm，Mo粉的粒徑為小于等于10?μm，鋁粉的粒徑為小于等于5?μm。

一種寬溫域自潤滑涂層材料的制備方法，其具體步驟如下：

a.?準備粘接相：以Ni粉為核心，以Mo、Al混合粉為包覆層，制備聚合型NiMoAl，其中Ni占聚合型NiMoAl總質量的80%~90%，Mo占聚合型NiMoAl總質量的5%~10%，Al占聚合型NiMoAl總質量的5%~10%，獲得粒徑為30?μm~100?μm的聚合型NiMoAl粉末粘接相；

b.?準備硬質相：以球形Cr₂O₃或Cr₃C₂為硬質相，硬質相的粒徑為小于等于50?μm；

c.?準備潤滑相：以Ag和CaF_2?·?BaF₂為潤滑相，潤滑相的粒徑為小于等于50?μm；

d.?將粘結相、硬質相和潤滑相三種成分混合均勻即制得寬溫域自潤滑涂層材料；其中粘結相占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的60%~80%，硬質相占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的10%~20%，潤滑相中Ag占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的3%~10%，潤滑相中CaF_2?·?BaF₂占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的3%~10%。

所述Ni粉粒徑為小于等于80?μm，Mo粉粒徑為小于等于10?μm，鋁粉粒徑為小于等于5?μm。

本發明的有益效果為：

本發明所采用的聚合型NiMoAl在噴涂過程中會發生反應，特別是Ni、Al放熱，會促進涂層的結合，而其中的金屬Mo會在噴涂后保留一部分單質狀態，金屬鉬具有較好的減摩效果，提高了潤滑組元的分布均勻性，有助于摩擦初期迅速形成自潤滑膜層。同時采用球形硬質相可以減少硬質相對摩擦對偶件的磨損。初期摩擦系數可降于0.2以下，結合強度大于40?MPa。

具體實施方式