[發明專利]一種基于鉭基合金的減摩降噪隔熱多功能復合層

有效

• 申請號: 202010926873.0
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN111945095B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 吳夢陵;李桂貞;王昊元;楊詠錦;陸子欣;李永琪;張鋮泓;潘龍;騰躍
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: C23C4/06
• 分類號: C23C4/06;C23C4/134;C23C14/06;C23C14/34
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 蔣廈

本發明提供了一種基于鉭基合金的包括隔熱層、減摩過渡層、減摩作用層的三層式涂覆結構自潤滑涂層。本發明的涂層所針對金屬基體是目前研究較為空缺的鉭基，鉭基合金由于其良好的耐腐蝕、耐高溫特性常用于航天航空領域，針對該合金的自潤滑技術是目前涉及較少的；在制備過程采用離子噴涂、氬弧熔覆以及真空濺射鍍膜等技術，設備的操作都較為簡單方便，具有能源利用率也較高，方便調節等優點。

技術領域

本發明屬于表面工程的技術領域，涉及一種基于鉭基合金表層的復合功能自潤滑涂層，采用離子噴涂、氬弧熔覆以及真空濺射鍍膜等技術，提供一種具有高度潤滑的多功能鉭基合金自潤滑涂層制備方法。

背景技術

隨著大量先進機器的產生和工農業機械高負荷運動的增加。在航天航空、軍工、食品、或是制藥行業，都對材料潤滑度有了更高的要求。相對于采取傳統的液態潤滑劑方式，固態的自潤滑材料有著優異的使用性能。大量實踐材料表明，液態潤滑劑在高溫作用下容易損傷脫落，并且由于粘性下降其承載能力也會下降，有較高的加工成本要求。更重要的是，液態潤滑劑的排放會造成環境污染。而像金屬基固體潤滑劑已成功應用于工程領域，這不僅是由于基體金屬的優異機械強度，也得益于固體潤滑劑的優異性能。聚合物自潤滑復合材料因其出色的摩擦磨損性能而被廣泛使用。因此，自潤滑材料的研發是潤滑領域的一大進步。

目前，已有的自潤滑材料主要包括金屬基自潤滑材料，非金屬自潤滑材料以及陶瓷自潤滑材料。其中金屬基自潤滑材料是以一些具有高強度高硬度的合金作為連續相制備的超潤滑材料，其分散相為固體潤滑劑。在保證金屬的強度及塑性能力的同時，提供了潤滑源。鉭基合金具有相當優異的高強度耐高溫耐腐蝕性能，因此常用于航天航空領域。市面上現有的金屬機自潤滑復合材料大部分為鐵基、鎳基、銀基或銅基，對于鉭基合金自潤滑材料的研究涉及較少。

制備自潤滑涂層的主要技術如激光熔覆技術，一種新興的表面工程技術。利用激光熔覆技術的特性，我們將增強材料系統并在更廣闊的領域中發揮潛力。通過各種噴涂方法制備自潤滑涂層結構的粘合劑底層和工作層。此組合過程包括真空和大氣壓等離子噴涂過程，高速火焰和大氣壓等離子組合噴涂過程，高速火焰和高速等離子順應噴涂過程以及其他受控質量保證系統。涂層的質量與噴涂工藝和參數密切相關。標準工藝參數的可重復性和穩定性是確保涂層質量的最基本環節。

在現有專利中，CN109825795A(一種鋼工件耐磨隔熱復合涂層的制備方法)，其缺點是自潤滑涂層采用常見的Mo涂層進行過渡，由于其晶體結構在高溫或摩擦環境下不穩定，對于基體保護程度較低，沒有有效的延長基體壽命。CN108411300A(一種鈦合金表面激光熔覆鎳基自潤滑涂層及其制備方法)，其缺點是潤滑層制備方式僅針對鈦合金表面的自潤滑功能，其涂層性能較為單一。CN104746071A(一種金屬基自潤滑復合涂層及其制備方法)，其區別在于自潤滑涂層成分及所采用技術更適合于常用合金基體，在隔熱抗沖擊功能上的應用能力較之鉭基合金較低。

發明內容

針對上述存在的技術問題，本發明提供了一種基于鉭基合金的包括隔熱層、減摩過渡層、減摩作用層的三層式涂覆結構自潤滑涂層，該材料同時具有摩擦系數低、隔熱性能好、抗磨損性能強等優點，有效的對鉭基合金表層進行保護強化。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案是：

一種基于鉭基合金的減摩降噪隔熱多功能復合層，在基體金屬表面依次涂覆隔熱層、減摩過渡層、減摩作用層：

所述隔熱層各組分質量分數比為：60％—85％的混合物H，10％—30％的納米Ti粉，3％—10％的ZrO2；其中，混合物H的組分質量分數比包括：25％—40％的Nb，30％—45％的氧化鋯，15％—20％的Al(OH)3，5％—9％的氧化鈦，8％—11％的碳纖維；

所述減摩過渡層的各組分質量分數比為：90％-95％的WC/NiCrSiB復合材料，2％—5％的氮化硼，3％—5％的Fe所述減摩過渡層的各組分質量分數比為：90％-95％的WC/NiCrSiB復合材料，2％—5％的氮化硼，3％—5％的Fe，