[發明專利]一種高粗糙度可再生的高摩擦系數耐磨涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201910810610.0
• 申請日: 2019-08-29
• 公開（公告）號: CN110434327B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 李長久;張山林;王雅婷;雒曉濤;李成新;楊冠軍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02;B22F1/00;C23C4/06;C23C4/12;C22C29/08;C22C29/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開了一種高粗糙度可再生的高摩擦系數耐磨涂層及其制備方法，1)采用金屬作為包覆材料，金屬陶瓷顆粒作為被包覆材料，用金屬包覆金屬陶瓷顆粒制成噴涂粉末原料；其中，作為包覆材料的金屬與作為被包覆材料的金屬陶瓷顆粒所用的金屬相同或熱物理性能相近；2)采用熱噴涂方法將步驟1)制得的噴涂粉末原料加熱至作為包覆材料的金屬相完全熔化或接近完全熔化的狀態，形成被包覆材料的金屬陶瓷顆粒芯部不熔化的半熔粒子，碰撞金屬基體后噴涂沉積在金屬基體表面形成金屬陶瓷涂層，即高粗糙度可再生的高摩擦系數耐磨涂層。本發明將為高性能長壽命高粗糙度可再生的金屬基耐磨涂層制備提供一種新方法。

技術領域

本發明屬于材料加工技術領域，涉及一種耐磨涂層的制備方法，尤其是一種高粗糙度可再生的高摩擦系數耐磨涂層及其制備方法。

背景技術

耐磨涂層廣泛應用于石油化工、航空航天、艦船等現代化工業及軍事領域，是提高金屬材料構件表面耐磨損性能、提高產品質量與壽命的重要方法。以硬質陶瓷相與具有良好塑性和韌性的金屬相構成的金屬陶瓷復合涂層為當前應用最為廣泛的耐磨涂層體系。以最具代表性的WC-Co硬質合金涂層為例，該涂層不僅具有高的硬度與耐磨損性能，且具有一定的韌性，是一種優異的常用耐磨涂層。

傳統的硬質合金耐磨涂層盡管具有優異的耐磨損性能，然而其表面粗糙度相對較低，并且在磨損過程中，其表面粗糙度不斷下降，使其表面摩擦系數不斷降低。而在一些特殊領域，如大型艦船飛行甲板，其表面耐磨涂層不僅需要具有優異的耐磨損性能，且需要優異的防滑性能，即表面需要具有較高的粗糙度和摩擦系數。同時，在服役過程中，表面摩擦系數應不隨服役時間而變化，要求具有較長的服役壽命。而如上所述，傳統的硬質合金涂層難以同時滿足上述性能要求。

因此，通過材料及工藝設計，開發具有高表面粗糙度、高摩擦系數、且表面粗糙度穩定的新型長壽命耐磨涂層對于滿足如艦船飛行甲板防滑涂層等特殊領域應用具有重要意義。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種高粗糙度可再生的高摩擦系數耐磨涂層及其制備方法，能夠使耐磨涂層不僅具有優異的耐磨損性能，且表面粗糙度和表面摩擦系數在摩擦磨損過程中不隨時間變化而變化，保證較長的服役壽命，從而有效解決傳統耐磨涂層表面粗糙度低且表面摩擦系數不斷降低的問題。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明公開的一種高粗糙度可再生的高摩擦系數耐磨涂層制備方法，包括以下步驟：

1)采用金屬作為包覆材料，金屬陶瓷顆粒作為被包覆材料，用金屬包覆金屬陶瓷顆粒制成噴涂粉末原料；

其中，作為包覆材料的金屬與作為被包覆材料的金屬陶瓷顆粒所用的金屬相同或熱物理性能相近；

作為被包覆材料的金屬陶瓷顆粒為由致密的金屬粘接相(金屬陶瓷中的金屬)將陶瓷顆粒相粘結在一起構成牢固的的金屬陶瓷顆粒；

2)采用熱噴涂方法將步驟1)制得的噴涂粉末原料加熱至作為包覆材料的金屬相完全熔化或接近完全熔化的狀態，形成被包覆材料的金屬陶瓷顆粒芯部不熔化的半熔粒子，碰撞金屬基體后噴涂沉積在金屬基體表面形成金屬陶瓷涂層，即高粗糙度可再生的高摩擦系數耐磨涂層。

優選地，步驟2)中，熱噴涂操作時，作為包覆材料的金屬熔化后與被包覆材料金屬陶瓷顆粒中的金屬粘接相形成冶金結合，并填充在未熔化的金屬陶瓷顆粒形成的孔隙中，形成致密的金屬-金屬陶瓷復合涂層。

優選地，作為包覆材料的金屬占金屬和被包覆金屬陶瓷顆粒總質量的30％～45％；作為包覆材料的金屬選用Ni、NiCo、或NiCr合金；且作為被包覆材料的金屬陶瓷顆粒具有近球形形貌，顆粒尺寸為30～150μm。

優選地，作為被包覆材料的金屬陶瓷顆粒為Co基WC金屬陶瓷顆粒，Co基WC金屬陶瓷顆粒中Co的質量分數為5％～17％；