[發明專利]二硫化鉬聚四氟乙烯固體潤滑劑注入摩擦面微孔陣列耐磨涂層

在審

• 申請號: 201911035614.2
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110747461A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 魏仕勇;張友亮;付青峰;金瑩;諶昀;萬珍珍
• 申請（專利權）人: 江西省科學院應用物理研究所
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C23C28/00;C25D13/00;C25D15/00;C10M161/00
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本發明公開了采用一種光纖激光打孔技術，在激光涂層耐磨鐵基合金涂層上制備了特殊的盲孔陣列模板，并且將固體潤滑劑攜帶并保存到微孔儲層中。具體是將不同濃度的二硫化鉬和聚四氟乙烯粉末混合制成不同密度的微孔陣列模板。采用微波燒結的方法對沉積的二硫化鉬和聚四氟乙烯粉末進行了致密化處理，優選出了MoS2?10wt%聚四氟乙烯粉末組裝的20%微孔密度模板的摩擦系數最低，制備了最適合耐磨型電泳沉積(EDP)的u型微孔陣列模板。

技術領域

本發明涉及一種金屬材料表面耐磨涂層中嵌入自潤滑劑的耐磨涂層的方法，本發明還涉及一種自潤滑劑在耐磨涂層中的封裝方式。

背景技術

二硫化鉬(MoS2)具有較強的共價層內和較弱的范德華層間相互作用，被廣泛認為是一種有效的固體潤滑劑。許多基于MoS2功能的研究工作主要是通過RF PVD、熱噴涂和激光熔覆等方法制備MoS2薄膜或涂層。然而，采用PVD或熱噴涂方法制備的MoS2潤滑膜由于與基體的附著力較低，在高表面負荷下容易失效。為了降低摩擦系數，提高合金的使用壽命，本發明提出了一種基于激光共變形技術的固態潤滑劑在變形表面的應用雙工技術。合金表面產生的凹槽或凹痕圖案可以作為潤滑劑的儲集器，因為潤滑劑可以儲存在有組織的空腔中，然后在摩擦過程中釋放出來，有效地降低了合金的摩擦系數。但疏松的潤滑劑分散在組織區，難以保持在溝槽內，導致表面不均勻，磨損性能惡化。因此，在變形區對潤滑油的保養對延長潤滑油的使用壽命尤為重要。

聚四氟乙烯(PTFE)是一種熱塑性聚合物，熔點為600k，在低至5k的低溫下保持高強度、韌性和自流動性，在194k以上的低溫下保持良好的柔韌性。PTFE對拋光鋼的摩擦系數通常為0.05- 0.10，是已知固體材料的第三低。然而，PTFE表現出較差的磨損和耐磨性，導致早期失效和密封泄漏問題。本發明采用合適的填充材料顯著提了PTFE的耐磨性。因此，本發明中MoS2和PTFE的互補能表現出良好的摩擦磨損性能。

附圖說明

圖1激光沉積Fe-Cr-Ni-C涂層的微觀結構。

圖2激光不同聚焦距離產生的微孔形狀（a）-2mm（b）0mm（c）1mm（d）2mm。

圖3EPD涂層的形貌（a）俯視（b）截面視角。

圖4 燒結后樣品的形貌（1）無燒結（2）300℃（3）350℃（4）400℃（5）500℃。

圖5 熔覆涂層上EPD涂層的燒結形貌（1）無燒結（2）300℃（3）350℃（4）400℃（5）500℃。

圖6不同燒結溫度下EPD涂層的XRD樣本。

圖7 燒結溫度對摩擦系數的影響。

圖8 MoS2-10wt%PTFE微孔區域掃描電鏡形貌（a）未燒結（b）300℃燒結2小時。

圖9 PTFE含量對摩擦系數的影響。

圖10 PTFE含量對磨損表面形貌的影響（a）0%（b）5%（c）10%（d）15%（e）20%。

圖11 微孔密度對摩擦系數的影響。

圖12 微孔密度對磨損表面的影響（a）10%（b）20%（c）30%（d）40%。

具體實施方式

通過在中碳鋼(0.45C)上進行激光熔覆，獲得了Fe-0.1C-15.0Cr-0.5Ni (wt%)組成，顯微硬度為HV0.1 650的耐磨涂層。激光功率1.8 kW，掃描速度15mm·s 1，光束直徑5mm，鍍層厚度1.5 mm，重疊率50%。涂層結構的截面如圖1所示。激光包層樣品的表面粗糙度被研磨至1500目，超聲波清洗，然后在激光鉆孔前在烤箱中干燥。