[發明專利]低摩擦的超音速火焰噴涂耐磨涂層材料、制備方法及應用

有效

• 申請號: 202210927401.6
• 申請日: 2022-08-03
• 公開（公告）號: CN115233137B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 李威;賈懷軍;鄧鑫;段偉;李勇
• 申請（專利權）人: 四川蘇克流體控制設備股份有限公司
• 主分類號: C23C4/06
• 分類號: C23C4/06;B22F1/18;C23C18/36;B22F9/04;B22F9/02;C23C4/129;C22C29/08;C22C29/02;C01G39/06;C01B32/21
• 代理公司: 成都正德明志知識產權代理有限公司 51360
• 代理人: 雷正

本發明公開了低摩擦的超音速火焰噴涂耐磨涂層材料、制備方法及應用，該涂層包括以下質量分數的原料：Co粉5?20wt％、Mosubgt;2/subgt;C粉末0.5?8wt％、VC粉末0.3?1.0wt％、Crsubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;粉末0.1?5wt％和固體潤滑相1?5wt％，余量為WC粉末；固體潤滑相為Ni包覆石墨顆粒和/或Ni包覆MoSsubgt;2/subgt;顆粒。本發明在WC?Co基涂層中引入石墨和MoSsubgt;2/subgt;顆粒等固體潤滑相，通過石墨和MoSsubgt;2/subgt;顆粒表面化學鍍Ni處理，在不降低涂層硬度、結合力和致密性等的情況下，顯著降低涂層摩擦系數，從而提高涂層耐磨性。

技術領域

本發明屬于超音速火焰噴涂材料技術領域，具體涉及到低摩擦的超音速火焰噴涂耐磨涂層材料及其制備方法。

背景技術

超音速火焰噴涂是在普通火焰噴涂的基礎上發展起來的一種新型熱噴涂技術。它是將噴涂粉末送入經氧氣(空氣)和煤油、丙烷、乙炔等燃料按比例混合燃燒的高溫高速火焰中，加熱至熔融或半熔融狀態并通過壓縮-膨脹噴嘴高速噴射到基體表面，從而獲得高結合強度、高硬度、耐磨耐腐蝕、致密的高質量的涂層。超音速火焰噴涂具有粒子飛行速度快、沉積速度快、結合強度大、致密度高等優點，并且其高冷卻速度能有效限制元素偏析，抑制金屬間化合物的形核和長大，有利于固溶體的形成。因此，超音速火焰噴涂非常適合于制備合金或合金碳化物系列金屬陶瓷耐磨涂層涂層，在近年來得到快速發展并得到了廣泛的應用。

現有技術一公開了一種高致密性準納米結構WC-Co涂層及制備方法，內容涉及納米WC-Co復合粉末與Cr₃C₂和VC粉末混合進行球磨、混合、造粒、熱處理、過篩、超音速火焰噴涂等工藝?，F有技術二公開了一種具有多尺度WC晶粒的WC-Co金屬陶瓷涂層及制備方法，通過WC晶粒的部分納米化獲得一種具有高硬度、高韌性的超音速火焰噴涂耐磨WC-Co涂層。現有技術三公開一種具有納米陶瓷涂層的耐磨螺桿，涉及一種超音速火焰噴涂的具有納米結構WC-Co陶瓷涂層，所制備的涂層具有高硬度、高結合強度和高致密性?，F有技術四公開一種低空隙率的WC-Co涂層的制備方法，通過加入Al元素抑制WC在超音速噴涂噴涂過程中的脫碳行為，從而降低涂層的孔隙率，增加硬度和斷裂韌性，增加涂層的耐磨性?？梢钥闯瞿壳暗南嚓P超音速火焰噴涂材料專利主要是通過WC晶粒的部分納米化和成分或工藝的優化等，來改善超音速火焰噴涂WC-Co涂層的硬度、韌性和致密性等，從而提高涂層材料的耐磨性，但是并未涉及涂層在摩擦磨損條件下，摩擦界面潤滑條件的改善問題。

同時，目前超音速火焰噴涂的WC-Co基硬質涂層主要制備工藝是將WC、Co等成分粉末按比例混合，將混合粉料制成懸浮漿料后經霧化制粉、燒結，然后進行超音速火焰噴涂。傳統WC-Co基硬質涂層追求的是高硬度與高致密性，通過增加涂層硬度來提高其耐磨性，因而在基體成分設計過程中未添加改善摩擦條件的潤滑相。雖然通過涂層成分和工藝優化使得涂層具有較高硬度，但是由于涂層中大量硬質陶瓷相的存在，使涂層摩擦系數較高。因此，在涂層干摩擦過程中對摩擦副表面造成嚴重擦傷和拉傷，特別是在重載摩擦和高溫氧化環境下，由于摩擦界面的潤滑條件不足，對摩擦副的傷害顯著加劇。

發明內容

本發明的目的是提供一種低摩擦的超音速火焰噴涂耐磨涂層材料及其制備方法，在傳統超音速火焰噴涂的WC-Co基硬質涂層中，引入通過化學鍍Ni包覆的石墨和MoS₂顆粒，作為固體摩擦潤滑相，在保證超音速火焰涂層高硬度、高致密性、高結合力的條件下，明顯改善噴涂WC-Co涂層摩擦副的潤滑條件，以達到顯著減低涂層的摩察系數，從而提高涂層耐磨性目的。

為達上述目的，本發明提供了一種低摩擦的超音速火焰噴涂耐磨涂層材料，包括以下質量分數的原料：Co粉5-20wt％、Mo₂C粉末0.5-8wt％、VC粉末0.3-1.0wt％、Cr₃C₂粉末0.1-5wt％和固體潤滑相1-5wt％，余量為WC粉末；固體潤滑相為Ni包覆石墨顆粒和/或Ni包覆MoS₂顆粒。