[發(fā)明專(zhuān)利]一種熱噴涂Ni基合金自潤(rùn)滑涂層的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011396195.8
• 申請(qǐng)日: 2020-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112662977B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧金斌;孟雯露;徐洪洋;秦艷芳;申剛;常婕
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C23C4/123
• 分類(lèi)號(hào): C23C4/123;C23C4/08;C23C4/134;C23C4/06;C22C19/05;C22C32/00;B22F9/04;B22F1/18
• 代理公司: 蘇州三英知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32412
• 代理人: 朱如松

本發(fā)明公開(kāi)了一種熱噴涂Ni基合金自潤(rùn)滑涂層的制備方法，采用等離子噴涂設(shè)備在低碳鋼表面噴涂由一定比例的Ni?Cr?B?Si合金粉、Ti粉、鎳包Ti₃SiC₂粉組成的混合粉末，雖Ti₃SiC₂具有較好穩(wěn)定性，為進(jìn)一步避免在噴涂熱作用過(guò)程中分解，確保其良好的自潤(rùn)滑性能，在噴涂前對(duì)Ti₃SiC₂進(jìn)行了鍍鎳處理，經(jīng)噴涂后制備了含有一定量Ti₃SiC₂的Ni基涂層，由于Ni基合金對(duì)Ti₃SiC₂的良好潤(rùn)濕，使得涂層致密、空隙率小，并且Ti₃SiC₂保持較好，其良好的潤(rùn)滑性提高了涂層的潤(rùn)滑性，制備的涂層具有耐磨性高、減磨的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高能束表面處理領(lǐng)域，特別涉及針對(duì)低碳鋼采用表面熱噴涂制備耐磨減摩復(fù)合涂層的方法。

背景技術(shù)

機(jī)械設(shè)備種類(lèi)繁多，在其運(yùn)行時(shí)一些部件通常進(jìn)行不同形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。零部件在使用過(guò)程中與其他物質(zhì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦，不僅消耗能量產(chǎn)生大量的熱，而且使零件出現(xiàn)不同程度的磨損，甚至導(dǎo)致過(guò)早失效，因此，對(duì)零部件的表面耐磨和減磨性能提出了更高的要求。低碳鋼具有較好塑性和韌性，焊接性能和冷成形性能良好，可采用多種沖壓方法進(jìn)行冷成形，獲得了廣泛的應(yīng)用，但因其表面硬度較低，耐磨性差，使低碳鋼應(yīng)用受到了一定的限制。在零件表面制備耐磨涂層，能夠提高零部件的耐磨性，提高機(jī)械裝備使用壽命和可靠性，但有時(shí)單純提高耐磨性會(huì)損傷對(duì)偶件的表面，引起對(duì)偶件磨損加劇，因此有時(shí)需要潤(rùn)滑減少摩擦，但在諸如高溫、重載、真空、輻射等工況下普通潤(rùn)滑油效果并不佳。在零件表面制備降低摩擦的同時(shí)提高耐磨性的涂層是有效的方法之一。金屬基自潤(rùn)滑涂層具有良好的耐磨、潤(rùn)滑和抗高溫等性能，但潤(rùn)滑劑種類(lèi)、數(shù)量、與基體結(jié)合情況在一定程度上影響涂層的強(qiáng)度、韌性，若大裂紋和孔洞等缺陷出現(xiàn)，則會(huì)大幅降低零件的力學(xué)性能。

自熔合金粉Ni-Cr-B-Si通常經(jīng)冶煉后用水(或氣)霧化制成粉末，其中的硼和硅可以降低合金熔點(diǎn)和起造渣作用以避免被氧化，其中的鉻生成碳化鉻和硼化鉻硬質(zhì)相彌散分布在鎳基體中，使得合金粉具有高硬度、高耐磨、耐腐蝕性等性能，特別適合于制備涂層，在材料工程中獲得了大量的應(yīng)用。Ni-Cr-B-Si采用噴涂可以制得耐磨涂層，能夠改善零件的耐磨性能，但在某些場(chǎng)合其高硬度反而會(huì)加劇對(duì)偶件的磨損，尤其在無(wú)法采用潤(rùn)滑油的情況下如何提高其潤(rùn)滑性能，避免因摩擦導(dǎo)致的溫度升高和對(duì)偶件磨損加劇等問(wèn)題。三元化合物Ti₃SiC₂的微觀結(jié)構(gòu)為通過(guò)一個(gè)二維封閉的填充Si層連接兩個(gè)邊緣共享的Ti₆C八面體層結(jié)構(gòu)，其特殊的結(jié)構(gòu)使得Ti₃SiC₂具有較好的高溫性能、導(dǎo)熱性良好、高熱穩(wěn)定性，其層狀結(jié)構(gòu)使得它比石墨具有更低的摩擦系數(shù)和更好自潤(rùn)滑性能，在噴涂的過(guò)程中將Ti₃SiC₂加入涂層中，可以提高涂層潤(rùn)滑性能，但等離子弧、火焰等高溫可能導(dǎo)致其分解，失去潤(rùn)滑作用，因此，對(duì)Ti₃SiC₂進(jìn)行鍍鎳處理，避免其高溫分解，且Ni基自熔合金不僅能夠?qū)﹀冩嘥i₃SiC₂良好潤(rùn)濕，通過(guò)熱噴涂添加Ti₃SiC₂獲得的Ni基涂層具有耐磨減摩的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明設(shè)計(jì)在Ni-Cr-B-Si自熔合金粉中添加鍍鎳Ti₃SiC₂作為自潤(rùn)滑的成分，經(jīng)噴涂在碳鋼表面制得涂層，該涂層具有一定的潤(rùn)滑性，可降低工作時(shí)的摩擦及其產(chǎn)生的高溫，尤其適于在無(wú)法用潤(rùn)滑油的情況下使用。該涂層制備工藝具有粉末制備簡(jiǎn)單、成本較低的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的制作方法包括下述工藝步驟：