[发明专利]一种高温润滑防粘抗磨涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种高温润滑防粘抗磨涂层的制备方法。该方法采用等离子热喷涂设备，依次包括金属基体表面处理、在金属基体表面喷涂过渡层、在过渡层表面喷涂梯度层以及在梯度层表面喷涂面层四个步骤制备涂层。该涂层具有长期耐800℃高温/抗热震、高温润滑防粘/抱死、高承载、抗烧蚀和高温抗微动磨损及良好机加工性能等特点，可提高重载高温机构零部件的使用可靠性和寿命，满足苛刻工况条件下机械部件表面防护的实际工程应用需要。

技术领域

本发明涉及一种高温润滑防粘抗磨涂层的制备方法，特别是涉及800℃以上微动金属部件表面的高温润滑防粘、抗烧蚀和抗微动磨损，属于复合材料及涂层技术领域。

背景技术

能源化工、核电、舰船及航空等领域的高温机械部件，如大型煤化工重载高温热解炉的铰接、回转/传动等核心机构，既承担炉体及物料重力，同时要满足内外炉体的轴向、径向相对运动及金属部件的相对滑移微动，且长期处于重载（＞70吨）和高温（≥800℃）工况，导致金属部件（连杆/销轴、回转关节）频繁出现高温粘结/卡滞、烧蚀或剧烈高温微动磨损（偏磨、细颈）等问题，造成设备运行失稳和停转，甚至损坏，给生产带来重大安全隐患和经济损失。

在已有的防粘抗磨技术中，采用如CN105969090A中的耐高温保护涂料，主要是保护钛锭在1000℃下恒温8h表面不被氧化开裂，但因涂层中的环氧树脂等聚合物在300℃以上碳化或粉化，导致寿命仅几小时；采用表面镀银，因银在600℃左右软化而导致防粘失效；采用磷酸盐复合固体润滑剂（石墨、二硫化钼等）涂料，如CN106336692A、CN102532962A，则由于磷酸盐的高温脆性和涂层厚度局限性使其承载性能差，及石墨和二硫化钼在400℃以上被氧化等原因，导致其无法在重载高温工况中长期使用；采用微弧氧化技术，如CN101092732A，在锆合金表面制备40～100ｕm氧化锆-氧化铝双相梯度陶瓷厚涂层，可提高人工关节在低温下的耐磨寿命，但因涂层缺乏高温自润滑性而使其高温防粘抗磨性能差。采用热喷涂技术，如CN103103470B涉及在塑料或高分子胚件上热喷涂制备防粘厚涂层，可降低高分子材料与涂层发生粘连的可能性，主要是用于克服特富龙等中低温涂层不耐磨、易变形的缺点，但该涂层缺乏高温（400℃～800℃及以上）自润滑性，因而其在金属表面间难以实现高温润滑防粘和抗高温微动磨损；而CN104357792B发明的一种钛合金耐高温氧化抗微动磨损涂层，因采用六方氮化硼作为高温润滑剂，使涂层在450℃及600℃的1200个摩擦周期后具有较低滑动摩擦系数(≤0.4 )，但其抗微动磨损寿命（摩擦周期或循环）并不明显。

因此对于高温应用，特别是长期处于800℃和重载工况中的金属机械部件表面，需要解决其长寿命的高温润滑防粘、抗烧蚀和高温微动抗磨损等问题。

发明内容

本发明的目的在克服上述技术不足之处，针对金属部件长期处于高温和/或重载工况的应用要求，提供了一种高温润滑防粘抗磨涂层的制备方法。

本发明采用等离子热喷涂设备，依次包括金属基体表面处理、在金属基体表面喷涂过渡层、在过渡层表面喷涂梯度层以及在梯度层表面喷涂面层四个步骤制备涂层。

一种高温润滑防粘抗磨涂层的制备方法，其特征在于采用等离子热喷涂设备，该方法依次包括下列步骤：

1）金属基体表面处理：将洁净金属基体用80～150目的氧化铝砂，0.3～0.6 MPa压力，对金属基体的待喷涂表面进行喷砂处理，并用干燥空气吹净喷砂表面，喷砂表面需达到Sa3级；

2）在金属基体表面喷涂过渡层：在金属基体的喷砂表面上喷涂过渡层，厚度40～150ｕm；过渡层喷涂粉其组成由46～96 wt%的镍，以及余量的钼、铝、铬、钇中任意一种或多种的混合物组成，我们称为粘结剂；过渡层的等离子喷涂工艺参数为：功率25～30 kw，送粉率40～65 g/min，主气流量30～50 L/min，喷枪移动速度10 mm/s, 喷涂距离100～120 mm，冷却气体压力0.2～0.5 MPa；