[發(fā)明專(zhuān)利]一種寬溫域自潤(rùn)滑涂層材料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210533853.2
• 申請(qǐng)日: 2012-12-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103074561A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于月光;任先京;高峰;沈婕;趙曉東;袁建鵬;徐紅艷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京礦冶研究總院;北礦新材科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C23C4/04
• 分類(lèi)號(hào): C23C4/04
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 薄觀玖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱噴涂技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種寬溫域自潤(rùn)滑涂層材料及其制備方法。

背景技術(shù)

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

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種寬溫域自潤(rùn)滑涂層材料及其制備方法。

一種寬溫域自潤(rùn)滑涂層材料，其為由粘接相、硬質(zhì)相和潤(rùn)滑相所組成的均勻混合物材料，其中粘結(jié)相為聚合型NiMoAl，占寬溫域自潤(rùn)滑涂層材料總質(zhì)量的60%~80%；硬質(zhì)相為球形Cr₂O₃或Cr₃C₂，硬質(zhì)相的粒徑為小于等于50?μm，占寬溫域自潤(rùn)滑涂層材料總質(zhì)量的10%~20%；潤(rùn)滑相為Ag和CaF_2?·?BaF₂，占寬溫域自潤(rùn)滑涂層材料總質(zhì)量的6%~20%，其中Ag占寬溫域自潤(rùn)滑涂層材料總質(zhì)量的3%~10%，CaF₂?·?BaF₂占寬溫域自潤(rùn)滑涂層材料總質(zhì)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(jié)相總質(zhì)量的80%~90%，Mo占粘結(jié)相總質(zhì)量的5%~10%，Al占粘結(jié)相總質(zhì)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(rùn)滑涂層材料的制備方法，其具體步驟如下：

a.?準(zhǔn)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(zhì)量的80%~90%，Mo占聚合型NiMoAl總質(zhì)量的5%~10%，Al占聚合型NiMoAl總質(zhì)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(zhǔn)備硬質(zhì)相：以球形Cr₂O₃或Cr₃C₂為硬質(zhì)相，硬質(zhì)相的粒徑為小于等于50?μm；

c.?準(zhǔn)備潤(rùn)滑相：以Ag和CaF_2?·?BaF₂為潤(rùn)滑相，潤(rùn)滑相的粒徑為小于等于50?μm；

d.?將粘結(jié)相、硬質(zhì)相和潤(rùn)滑相三種成分混合均勻即制得寬溫域自潤(rùn)滑涂層材料；其中粘結(jié)相占寬溫域自潤(rùn)滑涂層材料總質(zhì)量的60%~80%，硬質(zhì)相占寬溫域自潤(rùn)滑涂層材料總質(zhì)量的10%~20%，潤(rùn)滑相中Ag占寬溫域自潤(rùn)滑涂層材料總質(zhì)量的3%~10%，潤(rùn)滑相中CaF_2?·?BaF₂占寬溫域自潤(rùn)滑涂層材料總質(zhì)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(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明所采用的聚合型NiMoAl在噴涂過(guò)程中會(huì)發(fā)生反應(yīng)，特別是Ni、Al放熱，會(huì)促進(jìn)涂層的結(jié)合，而其中的金屬M(fèi)o會(huì)在噴涂后保留一部分單質(zhì)狀態(tài)，金屬鉬具有較好的減摩效果，提高了潤(rùn)滑組元的分布均勻性，有助于摩擦初期迅速形成自潤(rùn)滑膜層。同時(shí)采用球形硬質(zhì)相可以減少硬質(zhì)相對(duì)摩擦對(duì)偶件的磨損。初期摩擦系數(shù)可降于0.2以下，結(jié)合強(qiáng)度大于40?MPa。

具體實(shí)施方式