[发明专利]一种高温耐磨自润滑涂层及其制备方法

说明书

本发明提供一种高温耐磨自润滑涂层及其制备方法，所述涂层包含MCrAlY，Al₂O₃，以及Ca(Ba)F₂共晶粉体，所述M为Ni、Co、Ta中的一种或几种；以质量百分数计，各组分含量为：MCrAlY：70～84％，Al₂O₃：8％～15％，Ca(Ba)F₂共晶粉体8％～15％；本发明通过粉体筛分、湿法混合，喷雾造粒、超音速喷涂的方法制备MCrAlY/Al₂O₃/Ca(Ba)F₂高温耐磨自润滑涂层，该制备方法工艺简单、可控、可适应于工业化生产。

技术领域

本发明涉及润滑涂层领域，具体涉及一种高温耐磨自润滑涂层及其制备方法。

背景技术

现代燃气轮机设计和制造过程中广泛采用刷式密封技术，其对于增加燃气轮机转动部件的稳定性，降低燃气轮机的油耗率，提高燃气轮机使用寿命发挥着重要作用。刷式密封由于采用过盈配合，其接触的转子轴表面长期处于高温摩擦磨损状态下，因此其表面广泛采用高温耐磨涂层以增强其使用寿命。

随着燃气轮机技术的发展，其内部燃气温度大幅度提高，其极限使用温度已经接近1000℃，其在高温下摩擦磨损失效现象非常严重，因此不仅要求其表面涂层具有耐高温和耐磨损性，而且要有一定固体润滑性。而常用的WC-Co、NiCr-Cr₃C₂极限使用温度仅能达到850℃，已经难以满足实际使用温度的需要，CoTaSiCrAlY+Al₂O₃类材料虽然在耐温、结合强度和耐磨性上面能够满足要求，然而由于缺乏自润滑性，在实际长期实际应用中仍存在失效现象。

传统耐磨自润滑涂层必须具备粘结相(NiAl、NiCr、NiCo、NiCrAlY等)、耐磨相(WC、Cr₃C₂、Al₂O₃、Cr₂O₃等)、润滑相(石墨、MoS₂、Ag等),国内报道主要两种高温耐磨自润滑材料NiCr-Cr₃C₂-Ca(Ba)F₂和NiCrAlY-Cr₂O₃-Ag，前者粘结相和耐磨相难以承受900℃的环境温度，后者Cr₂O₃存在变相，同时银的熔点仅有961℃，在使用过程中易挥发失效，因此目前国内尚无能在900-1050℃上成熟应用高温耐磨自润滑涂层材料制备技术。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种在高温耐磨自润滑涂层及其制备方法，该耐磨自润滑涂层可在900-1050℃范围内成熟应用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种高温耐磨自润滑涂层，所述涂层粉料包含以下质量百分比的组分：MCrAlY：70～84％，Al₂O₃：8％～15％，Ca(Ba)F₂共晶粉体8％～15％；所述M为Ni、Co、Ta中的一种或几种。

进一步地，所述Ca(Ba)F₂共晶粉体中CaF₂和BaF₂质量比为1:1.5～1:2.5。

进一步地，所述Ca(Ba)F₂共晶粉体采用熔融混合冷却方法制备。

采用上述组成的涂层材料制备高温耐磨自润滑涂层的方法，包括如下步骤：

(1)粉体筛分：将各组分的粉体破碎筛分，控制粒度在10μm以下；

(2)湿法混合：将各组分按照质量百分比混合成复合粉体，加入粘结剂及分散剂，湿法球磨2～6h混合均匀，配置适宜喷雾造粒的浆料；