[發(fā)明專利]用于鈦合金表面的自潤滑耐磨復合涂層及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410363359.5
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104087789A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設計）人: 劉秀波;任佳;羅健;相占鳳;王明娣;陳瑤
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C23C24/10;B22F1/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本申請涉及鈦合金技術領域，尤其涉及一種用于鈦合金表面的自潤滑耐磨復合涂層及其制備方法。

背景技術

鈦合金具有密度低、比強度高、屈強比高、耐蝕性優(yōu)異和生物相容性好等突出優(yōu)點，并且與鋁合金相比，其高溫力學性能優(yōu)異，因此，在航空航天、船舶、兵器、海洋、石油、化工和生物醫(yī)學工程等領域中得到了廣泛應用。但是，鈦合金也存在摩擦系數(shù)大、易粘著、不易潤滑、耐磨性差和高溫抗氧化性能差等缺點，這對其應用范圍在一定程度上有所限制，尤其是嚴重制約了鈦合金作為高溫摩擦副運動零部件，比如作為航空發(fā)動機的渦輪葉片和排氣閥等的使用。

由于磨損起源于材料或零部件的表面，那么，采用合適的表面工程手段，在鈦合金表面制備高硬度且耐磨性好的涂層來改善其磨損問題，這無疑具有較高的經(jīng)濟性和可行性，不僅可以拓寬其應用領域和環(huán)境，如核能、軍工和冶金等領域，或者高速、高溫和重載等環(huán)境，而且可以有效提高材料或零部件的使用壽命，利于節(jié)約成本和環(huán)境保護。目前，大多數(shù)鈦合金表面的涂層如NiCrBSi合金涂層可以提高其硬度和耐磨性能。

但是，傳統(tǒng)的復合涂層材料只是單一的提高鈦合金表面的硬度及耐磨性能，而沒有起到減摩(或者稱為摩擦相容、自潤滑)作用，并且在很多情況下加劇了對偶件的磨損，這對鈦合金的應用仍有不利的影響。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N用于鈦合金表面的自潤滑耐磨復合涂層及其制備方法，本申請?zhí)峁┑淖詽櫥湍秃贤繉幽芴岣哜伜辖鸨砻娴母邷啬湍ズ蜏p摩性能，利于拓寬其應用范圍。

本申請?zhí)峁┮环N用于鈦合金表面的自潤滑耐磨復合涂層，由混合合金粉末在鈦合金表面經(jīng)激光熔覆制得，所述混合合金粉末包括：

59wt％～62wt％的鎳；

18.5wt％～21wt％的鉻；

5wt％～8wt％的硼；

6.5wt％～10wt％的硅；和

3wt％～7wt％的六方氮化硼。

優(yōu)選的，所述混合合金粉末包括60wt％的鎳。

優(yōu)選的，所述混合合金粉末包括4wt％～6wt％的六方氮化硼。

優(yōu)選的，所述六方氮化硼的粒度為0.2μm～1.5μm。

優(yōu)選的，所述鈦合金表面為Ti6Al4V鈦合金表面。

本申請?zhí)峁┮环N用于鈦合金表面的自潤滑耐磨復合涂層的制備方法，包括以下步驟：

將混合合金粉末和粘結(jié)劑混合后涂覆于鈦合金表面，形成預鋪涂層，所述混合合金粉末包括：

59wt％～62wt％的鎳；

18.5wt％～21wt％的鉻；

5wt％～8wt％的硼；

6.5wt％～10wt％的硅；和

3wt％～7wt％的六方氮化硼；

采用激光束輻照所述預鋪涂層，得到用于鈦合金表面的自潤滑耐磨復合涂層。

優(yōu)選的，所述激光束的功率為1200W～1500W；所述激光束的掃描速度為2mm/s～6mm/s；所述激光束的尺寸為4mm(長)×3mm(寬)。

優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑為甲基纖維素。

與現(xiàn)有技術相比，本申請?zhí)峁┑淖詽櫥湍秃贤繉佑糜阝伜辖鸨砻妫溆苫旌虾辖鸱勰┩ㄟ^激光熔覆制得，所述混合合金粉末包括：59wt％～62wt％的鎳；18.5wt％～21wt％的鉻；5wt％～8wt％的硼；6.5wt％～10wt％的硅；和3wt％～7wt％的六方氮化硼。在本申請中，所述混合合金粉末包括上述特定含量的鎳、鉻、硼和硅，具有很高的強度、硬度和熔點及極好的熱穩(wěn)定性，可作為耐磨涂層材料的增強相，起到優(yōu)異的抗磨作用；并且，所述混合合金粉末包括3wt％～7wt％的六方氮化硼，適量的六方氮化硼可作為所述耐磨涂層材料的潤滑相，有效地減輕涂層自身及其與對偶件的摩擦磨損，從而大幅度提高鈦合金的高溫耐磨壽命。另外，相比銀等貴金屬，六方氮化硼價格便宜，性價比高。

本申請還提供了一種用于鈦合金表面的自潤滑耐磨復合涂層的制備方法，其采用激光熔覆技術，將上述混合合金粉末在鈦合金表面上制成了自潤滑耐磨復合涂層。在本申請中，金屬激光熔覆技術具有能量輸入密度高、加熱和冷卻速度快，稀釋率低和熱變形小等突出特點，可以獲得組織細小致密、且與鈦合金基體呈牢固冶金結(jié)合的涂層材料，從而顯著提高鈦合金材料的綜合力學性能。

附圖說明