[发明专利]一种热喷涂发动机气门座圈耐磨涂层、制备方法及用途

说明书

本发明公开了一种热喷涂发动机气门座圈耐磨涂层、制备方法及用途，旨在提供一种工艺简单的热喷涂发动机气门座圈耐磨涂层、制备方法及用途。所述耐磨涂层由以下质量百分比的成分组成：60～99%的金属粉末，1～40%的陶瓷粉末。本发明的耐磨涂层具有较高的硬度和较好的粘结性能，能长时间在高温、高冲刷、高压环境下运行而不会出现失效脱落等现象，耐磨性能良好。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其是涉及一种热喷涂发动机气门座圈耐磨涂层、制备方法及用途。

背景技术

气门座圈是内燃机气门机构中的重要部件，气门座圈避免了气门与气缸盖的直接接触，与气门一起用于燃烧室的密封和进排气调节。气门座圈吸收了部分燃烧热量，是气门向缸盖冷却水套传热的主要通路。传统发动机气门座圈采用粉末冶金方式生产，其本体采用两种材料制作，强度较低，制造成本高，工艺复杂。气门座圈的材料选择首先要满足高温、高应力和腐蚀性化合物环境中服役的硬性条件，且能够承受数百万次的工作循环。

目前，在耐磨工件领域，为了降低耐磨工件表面摩擦造成的摩擦磨损失效和工件在相对摩擦下发热的问题，传统的方法通过热喷涂方法喷涂适当厚度的陶瓷涂层，继而在工件工作时，在陶瓷涂层通过添加润滑油来减小摩擦磨损失效和发热问题。但是工件耐磨性和工件表面润滑依然无法满足工况条件。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种耐磨的热喷涂发动机气门座圈耐磨涂层、制备方法及用途。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种热喷涂发动机气门座圈耐磨涂层、制备方法及用途，所述耐磨涂层由以下质量百分比的成分组成：60～99%的金属粉末，1～40%的陶瓷粉末。

优选的是，所述金属粉末含有Mo 0.01-10%、Co 0.01-20%、Ni 5-15%、W 7-12%、Cu0.01-3%，其余为Fe；所述金属粉末粒径为45～70μm。

优选的是，所述陶瓷粉末为碳化硅、氮化硼、二硼化铬、二氧化锆、石墨中的任意一种；所述陶瓷粉末粒径为45～70μm。

一种热喷涂发动机气门座圈耐磨涂层的制备方法，包括如下步骤：

（1）对要进行喷涂的气门座圈进行机加工、喷砂、清洗的前处理，使气门座圈表面粗糙度达到Ra6.4；

（2）使用等离子喷涂系统进行一次或者多次喷涂耐磨涂层，得到厚度均匀的金属-陶瓷复合耐磨涂层，厚度达到300um~700μm；

（3）对步骤（2）得到的气门座圈涂层进行珩磨精加工，耐磨涂层厚度达到200um~500μm。

优选的是，所述耐磨涂层喷涂前将金属粉末、陶瓷粉末混合均匀并进行球磨至粒径为20～45μm。

一种如上所述耐磨涂层的用途，将耐磨涂层进行发动机气门座圈的修复与再制造。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

（1）本发明中的耐磨涂层中Cu的掺杂可提高零件的热导率，消除局部过热点，有利于减少磨损并高温导致变形，Mo和W除形成固溶相之外，还会与微量添加剂(石墨和氮化硼)形成MoC、W₂C、MoB及其他硬质弥散相，提高基材的耐磨损性能。由于气门座圈在高温含氧环境中工作，铁基材表面的Mo和W会在与气门高载高频接触的过程中形成MoO₃和WO₃固体润滑相，有效降低对基材本体和对气门的磨损。

（2）本发明中采用金属-陶瓷协同作用提高了涂层的整体硬度，使得气门座圈涂层的磨损消耗量极少，工艺简单，可维修再制造，加工成本低。

附图说明