[发明专利]一种低磨损率材料及其制备方法

权利要求书

1.一种低磨损率材料，其特征在于：在铝合金基体内均匀分布有氮化钛、氧化钛、氧化镍、二硒化铌混合物颗粒，粒径为9-13μm，混合物颗粒中氮化钛、氧化钛、氧化镍、二硒化铌的相对重量比为1.1～1.3：1：1：0.01～0.04，混合物颗粒在铝合金基体中的重量百分比为3-5％；铝合金基体表面分布有镍钴镀层，镍钴镀层上覆有一层金刚石涂层；

所述铝合金基体由如下重量百分含量的成分组成：0.7-1.5％Sb，0.03-0.09％Dy，0.03-0.08％P，0.03-0.08％Fe，1.95-2.25％Cr，0.2-0.7％Zn，0.005-0.008％Pt，0.2-0.8％Sn，1.2-1.8％Bi，0.01-0.05％Th，0.2-0.7％Nb，余量为Al。

2.根据权利要求1中所述的一种低磨损率材料，其特征在于：所述镍钴涂层的厚度为0.5～5μm，所述金刚石涂层厚度为10～100μm，所述氮化钛、氧化钛、氧化镍、二硒化铌的纯度均≥99.9％。

3.一种如权利要求1或2中所述低磨损率材料的制备方法，其特征在于，包含如下具体步骤：：

(1)将铝合金基体放入电阻坩埚炉中熔炼，熔炼温度为810～830℃，保温50-70分钟后得到母合金液体，待用；按比例称取氮化钛微粉、氧化钛微粉、氧化镍微粉和二硒化铌微粉混合均匀后制备混合物颗粒备用；

(2)取直径为3～5毫米的铝锶金属丝，丝的长度比型腔高度高出40～50毫米，将金属丝的一半长度蘸聚氨酯液体，并在其上均匀撒上混合物颗粒，悬挂静置3～5小时后，用未蘸聚氨酯液体的一端插入黏土砂型型腔底部型砂中，插入型砂中的深度为40～50mm，铝锶金属丝的顶端与型腔顶面持平；

(3)合箱浇注，合金的浇注温度为690～720℃，浇铸后750℃保温20～40min，使混合物颗粒均匀分散进入母合金液中；随后自然冷却至室温，取出铸件，加热铸件至400～450℃固溶1h，水冷；加热至95～105℃时效30～50h；

(4)将时效后的铸件切割成板材，进行脱脂除油、去离子水清洗并烘干，用800目和1200目的SiC砂纸将板材打磨光亮，再用丙酮除油、酒精清洗，去离子水冲洗，烘干；

(5)在室温下，将板材浸入2mol/L的盐酸溶液中刻蚀30～60s，然后浸入2mol/L的HF溶液中刻蚀15～45s，去离子水冲洗后浸入六水硫酸镍24g/L，二水磷酸二氢钠22g/L，柠檬酸钠30g/L，氯化铵15g/L的混合溶液中闪镀100～120s，温度控制为85℃，PH为8.0；

(6)将预镀Ni-P的铝合金衬底迅速地浸入含有TiN纳米颗粒的化学施镀液中，80℃，200rpm搅拌下处理45～90min，所述化学施镀液成分为氮化钛7～9g/L，硫脲2～3mg/L，氯化铵15g/L，柠檬酸钠30g/L，次偏磷酸钠21g/L，七水硫酸钴13～15g/L，六水硫酸镍26g/L，柠檬酸调节pH值为8.0；

(7)将化学镀后的板材浸入成分为KOH：K₃(Fe(CN)₆)：H₂O＝1g：1g：10mL的溶液中超声处理30min，再用蒸馏水和丙酮超声清洗，清除基体表面的杂质；

(8)将板材随后放入化学气相沉积装置中沉积金刚石薄膜，沉积金刚石薄膜时，板材被放在可旋转的石墨台上，板材上表面与钽丝的距离约10mm，钽丝由高温弹簧拉紧固定，钽丝间距为25mm；真空腔预抽真空至1×10^-3Pa，再分别同时充入丙酮、氢气和氩气至总气压为2～3.5kPa，热丝温度2000～2100℃，板材温度650～750℃，偏流密度0.15～0.25A/cm²，沉积时间为45～180min，空气冷却至室温；

(9)板材沉积后采用盐酸过氧化氢混合酸液冲洗后去离子水冲洗，烘干即得低磨损率材料。

4.根据权利要求3中所述的一种低磨损率材料的制备方法，其特征在于：所述TiN纳米颗粒的粒径为25～40nm，在TiN纳米颗粒加入镀液之前，在浓度为17～19wt％盐酸溶液中进行酸清洗，去离子水抽滤清洗后再将TiN纳米颗粒放入到80mg/L十六烷基三甲基嗅化铵溶液中边超声边搅拌分散2小时，提高TiN纳米颗粒在溶液中的分散性。