[发明专利]一种电力连接金具用过渡型耐磨涂层及制备方法

说明书

本发明提供了一种电力连接金具用过渡型耐磨涂层及制备方法，该涂层包括底层、过渡层和顶层；本发明用感应熔炼法将铝、铜、镁、锰块状单质制成涂层靶材，用粉末冶金法将氧化铝、氮化钛粉末制成涂层靶材，用双源同步蒸发法制得涂层；本发明不仅实现了涂层组织结构和物理化学性能的渐变，还提升了铝铜镁锰合金的耐磨性能、增强了涂层与基体之间的界面相容性，达到了避免裂纹生成的效果，对于架空输电线路连接金具的运行工况具有更好的适应性。

技术领域

本发明涉及一种耐磨涂层及其制备方法，具体讲涉一种电力连接金具用过渡型耐磨涂层及制备方法。

背景技术

电力金具是连接和组合电力系统中各类装置的金属构件，用于机械传递、电气负荷和装置防护。作为架空输电线路中广泛应用的金具种类，连接金具应兼具较高的机械强度、良好的耐磨性能及耐蚀性能，以避免因金具破坏引发大范围停电等电网安全事故。

现役架空输电线路中连接金具材料均采用抗拉强度大于375MPa的碳素结构钢或合金结构钢，部分采用可锻铸铁或球墨铸铁。由于钢铁材料强度较低，采用钢铁材料制造的连接金具自重较大，对输电杆塔的承载性能要求较高，增加了线路建设投资。此外，部分采用碳素结构钢或铸铁制造的连接金具耐磨性能较差，当线路途经强风地区时，风力作用导致金具之间剧烈摩擦，金具表面发生严重磨损，承载性能下降，容易引发断线停电事故。ZL101、1050A、3A21等牌号铝合金虽自重轻，然而与钢铁材料相比，铝合金材料的耐磨性差，不适用于制造连接金具。采用电镀、热喷涂、激光熔覆、物理气相沉积等技术在铝合金材料表面制备一层以MoS₂、WC、TiN、Al₂O₃等为主要成分的耐磨涂层，虽然能提高基体的耐磨性能，但因涂层与基体为异质材料，存在较大界面应力，在长期服役条件下容易发生开裂破坏。因此需要提供一种耐磨性能优异且与基体具有良好界面相容性的涂层。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明公开了一种电力连接金具用过渡型耐磨涂层及制备方法，本发明是采用下述技术方案实现的：

一种电力连接金具用过渡型耐磨涂层，所述金具包括按质量百分比计的下述组分：Cu 3.2％-5.0％、Mg 1.0％-2.0％、Mn 0.2％-1.2％，余量为铝，所述涂层包括底层、过渡层和表面层，所述底层厚度为15μm～25μm，包括按质量百分比计的下述组分：铜3.42％～4.41％，镁1.08％～1.62％，锰0.27％～0.81％，氧化铝10.00％，余量为铝；

所述过渡层厚度为40μm～60μm，包括按质量百分比计的下述组分：铜2.66％～3.43％，镁0.84％～1.26％，锰0.21％～0.63％，氧化铝15.00％，氮化钛15.00％，余量为铝；

所述表面层厚度为20μm～30μm，包括按质量百分比计的下述组分：铜1.90％～2.45％，镁0.60％～0.90％，锰0.15％～0.45％，氧化铝20.00％，氮化钛30.00％，余量为铝。

进一步的，所述底层的厚度为16μm～20μm；所述过渡层的厚度为46μm～50μm；所述表面层的厚度为24μm～28μm。

上述任一项的过渡型耐磨涂层的制备方法包括：

1)制备铝铜镁锰合金靶材；

2)制备氧化铝靶材和氧化铝+氮化钛靶材；

3)制备底层涂层；

4)制备过渡层涂层；

5)制备表面层涂层。

进一步的，所述步骤1)包括：

a)熔清铝、铜、镁和锰块；

b)将步骤a)所得熔清物在800℃下精炼3～5min；

c)用石墨坩埚浇铸；