[发明专利]一种NiAl-Cr2O3-Mo-Ag高温润滑复合涂层及制备方法

说明书

本发明公开了一种NiAl‑Cr₂O₃‑Mo‑Ag高温润滑复合涂层及制备方法，该NiAl‑Cr₂O₃‑Mo‑Ag高温润滑复合涂层由依次经过超音速等离子喷涂的结合层和润滑层组成，所述结合层的组成成分为Ni₅Al粉；所述润滑层的组成成分及其重量百分比为：Cr₂O₃粉15～20％、Mo粉10～20％、Ag粉10～15％、余量NiAl合金粉。与现有技术相比，利用金属Mo、Ag以及NiAl合金在高温摩擦学化学反应中生成的一系列高温润滑相改善了复合涂层的高温摩擦学性能，通过热处理工艺改善了复合涂层的内部结合以及组织致密性，提高了涂层的硬度、强度等力学性能，且制备工艺简单，可广泛应用于高温下机械零部件的抗磨减摩。

技术领域

本发明涉及表面涂层技术领域，特别是一种NiAl-Cr₂O₃-Mo-Ag高温润滑复合涂层及制备方法。

背景技术

随着航空、航天、核技术等工业的快速发展，越来越多的机械零部件需要服役于超高/低温交变、高温高速或重载荷等苛刻工况条件，机械零部件在宽温域内的摩擦磨损问题也就显得尤为突出。在上述工况下，传统的润滑油脂已经难以满足使用要求，固体润滑涂层因其减摩效果稳定、适合于恶劣工况条件，可有效解决其摩擦磨损问题而起到减摩润滑作用。利用热喷涂技术制备宽温域润滑复合涂层最具代表性的当属PS/PM系列固体润滑涂层，他们的设计理念是将低、中、高温润滑相混合在等离子喷涂涂层中，如PS304是由Ni-Cr、Cr₂O₃、Ag和BaF₂/CaF₂等组成的等离子喷涂复合涂层，Ni-Cr合金提供基本机械强度和良好的抗高温氧化性，Cr₂O₃可强化涂层，Ag保证了中、低温的润滑作用，共晶氟化物则提供了良好的高温润滑作用，这样各润滑相在不同温域内显出各自的润滑性能。但这类涂层也有不足之处，比如以Cr₂C₃为强化相的PS200涂层仍存在氧化或腐蚀磨损，700℃高温下很快从基体上剥落而造成失效；PS400系列涂层具有很好的高温性能，但室温下的摩擦系数通常都在0.3以上。有的研究人员采用超音速火焰喷涂制备的NiMoAl-Cr₃C₂-Ag复合涂层，在宽温域内表现出良好的耐温、抗氧化性能，但是Cr₃C₂的加入降低了复合涂层的结合强度，在使用过程中一直存在润滑相易脱落，减摩效果不稳定等问题，特别是在使用初期摩擦系数不稳定，摩擦系数大于0.4，易在初期造成对磨件的磨损。其主要原因是润滑相在摩擦开始阶段分散不均匀，表面未能形成连续的自润滑膜层；涂层内部结合较差，加工和摩擦过程中容易脱落。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种NiAl-Cr₂O₃-Mo-Ag高温润滑复合涂层及制备方法，利用金属Mo、Ag以及NiAl合金在高温摩擦学化学反应中生成的一系列高温润滑相改善了复合涂层的高温摩擦学性能，通过热处理工艺改善了复合涂层的内部结合以及组织致密性，提高了复合涂层的硬度、强度等力学性能。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种NiAl-Cr₂O₃-Mo-Ag高温润滑复合涂层，由依次经过超音速等离子喷涂的结合层和润滑层组成，所述结合层的组成成分为Ni₅Al粉；所述润滑层的组成成分及其重量百分比为：Cr₂O₃粉15～20％、Mo粉10～20％、Ag粉10～15％、余量NiAl合金粉。

进一步，所述Ni₅Al粉的粒径为45～90μm。