[发明专利]一种具有自修复材料涂层的金属件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于机械零件表面处理技术，特别是一种具有自修复材料涂层的金属件及其制备方法。

背景技术

目前机械零件摩擦磨损的自修复工艺技术已成为表面处理技术的研究热点，该项工艺技术是将自修复材料如羟基硅酸盐为主要添加剂的超细粉体加入润滑油中，在设备运行过程中与铁基体发生化学反应，形成减磨性能优异的金属陶瓷保护层，实现对磨损金属的原位自修复。同时调整自修复材料的组成，不但具有耐磨、补偿磨损和硬修复的作用，而且可获得超润滑特性、良好的减摩作用和软修复的作用；摩擦系数非常低，可以获得比流体油膜润滑低一个数量级的摩擦系数。

但现有方法中，由于使用硅酸盐粉体作为自修复添加剂，存在以下问题：

1、自修复添加剂主要为硅酸盐无机粉体，因制备方法不同，得到1～10μm左右的团聚体，加入润滑油后，容易产生沉淀和分离，影响自修复材料的自修复能力；

2、由于自修复粉体添加剂加入润滑油中，同时改变了润滑油的理化指标，存在自修复添加剂与润滑油的配伍问题；

3、自修复添加剂的修复效果与摩擦副系统有关，不同载荷、温度、速度都对自修复过程有较大的影响。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的是设计一种不产生沉淀分离、不改变润滑油的理化指标、在摩擦偶件表面原位形成自修复保护陶瓷膜层的具有自修复材料涂层的金属件及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种具有自修复材料涂层的金属件，包括加工成型的金属基体和自修复材料涂层，所述的自修复材料涂层是通过喷涂工艺将自修复材料粉体涂敷于金属基体表面上形成的自修复材料涂层，所述的自修复材料涂层的成份与金属件润滑油的成份相同。

本发明所述的自修复材料涂层的厚度一般在0.1～9.9mm。

本发明所述的自修复材料主要组分为羟基硅酸镁或羟基硅酸铝。

一种具有自修复材料涂层的金属件的制备方法，包括以下步骤：

A、制备粉体：将自修复材料经过粉体粉碎成粒度为20～50μm的粉体；

B、喷涂涂层：采用喷涂工艺，将自修复材料粉体涂敷于加工成型的金属基体的表面上，形成自修复材料涂层。

C、对自修复材料涂层的表面进行磨削加工，达到零件所要求的尺寸精度。

本发明所述的喷涂工艺是等离子喷涂工艺或超音速喷涂工艺或火焰喷涂工艺。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、由于本发明直接采用喷涂工艺，将自修复材料粉体涂敷于加工成型的金属基体的表面上，形成自修复材料涂层，因此不会产生沉淀和分离。

2、由于本发明自修复材料涂层的成份与金属件润滑油的成份相同，作为一种快速凝固技术(104～108K/s)用于制备较厚的涂层，厚度通常在数十微米以上甚至达到几个毫米，不改变润滑油的理化性能指标，解决了在自修复添加剂与润滑油的配伍的难题；

3、采用本发明制造的摩擦偶件，即使表面不处理，在摩擦磨损过程中，涂层表面与摩擦偶件的直接接触，自修复材料涂层可以不间断的向偶件表面转移，可以对摩擦损伤部位进行涂层修复，实现机械零部件的再制造。

4、由于本发明的转移膜的形成可以阻止材料表面微凸体与对偶件的直接接触，增大承载面积，使垂直于滑行方向的压应力和接触点处的正交切应力都降低，从而抑制接触区域萌生裂纹，降低材料的磨损率。

5、由于本发明自修复膜层之间的摩擦系数较低，具有自润滑效应，降低了摩擦副之间的摩擦磨损。

6、由于本发明的喷涂涂层中存在一定的孔隙，在摩擦磨损过程中，可以存储一定的润滑油，提高边界润滑条件下的润滑性能。目前，国内外还没有开展热喷涂制备自修复涂层的相关研究。

7、目前金属摩擦磨损自修复技术成为研究热点，喷涂工艺制备自修复材料涂层的应用的研究成为材料、物理、化学、环保领域的一个应用热点。本发明的应用可以为金属摩擦磨损自修复技术在工业大规模应用提供技术支持。

8、目前金属摩擦磨损自修复技术成为研究热点，喷涂工艺制备自修复材料涂层作为材料表面工程技术应用的研究成为材料、物理、化学、环保领域的一个应用热点。本发明的应用可以为金属摩擦副耐磨减摩技术在工业大规模应用提供技术支持。

附图说明

本发明仅有附图1张，其中：

图1是具有自修复材料涂层的金属件结构示意图。

图中，1、金属基体，2、自修复材料涂层。

具体实施方式：