[发明专利]内送粉高能等离子喷涂镍基复合重载减摩涂层及制备方法

说明书

本发明的目的在于提供一种内送粉高能等离子喷涂镍基复合重载减摩涂层及制备方法，内送粉高能等离子喷涂Ni基复合重载减摩涂层制备方法，将Ni‑MoS₂和Ni‑石墨包覆粉末均匀混合，采用内送粉高能等离子喷涂将两种润滑相转换为片层独立化结构，并喷涂到基材上，形成Ni基复合重载减摩涂层；此方法制备的涂层致密性、结合强度、断裂韧性高、环境适应性好，能同时兼顾高强度、高减摩性的优点，改善了单一润滑相自润滑涂层润滑相易缺失，孔隙较多，强度不够高，耐磨性不好，重载条件下容易失效的问题，对自润滑涂层制备工艺领域进行了改善。

技术领域

本发明属于金属表面改性领域，具体涉及内送粉高能等离子喷涂镍基复合重载减摩涂层及制备方法。

背景技术

现代工业中，由于摩擦磨损导致的零件或机械构件失效占据了材料失效的百分之八十左右，对人力物力财力的消耗更是不计其数。为了提高材料耐磨减摩性能，最常使用的方法是改善其润滑条件，但是在一些极端工况下，例如、高压、重载条件下，单纯使用润滑油或润滑脂无法满足其减摩要求，而此时干摩擦润滑中，自润滑涂层因其良好的减摩性能，成为特殊工况下缓解材料摩擦磨损失效的一个有效且重要的途径。

在重载条件下，MoS₂与石墨作为常见的片层状固体润滑相，由于片层间分别由键能较弱的范德华键和π键结合，因此在受到剪切力的作用下，极其容易形成滑移面。而用内送粉高能等离子喷涂技术(SAPS)制备的Ni-C及Ni-MoS₂涂层摩擦系数较小、耐磨性良好、环境适应性较高，成为重载条件(一般在30MPa以上)下能够很好发挥功效的自润滑涂层。近些年研究发现，单一的片层状润滑相虽然性能良好，但是在重载条件下也有一些缺陷，例如：耐磨性不够、润滑相容易缺失、裂纹扩展严重、结合强度不高。传统单一润滑相自润滑涂层由于(1)润滑相含量少或在润滑过程中润滑相易丢失(2)自身强度低，无法同时兼顾润滑相含量和强度两种特性，所以在重载条件下无法使用。

发明内容

本发明的目的在于提供内送粉高能等离子喷涂镍基复合重载减摩涂层及制备方法，此方法制备的涂层致密性、结合强度、断裂韧性高、环境适应性好，解决了单一润滑相自润滑涂层润滑相易缺失，孔隙较多，强度不够高，耐磨性不好，重载条件下容易失效的问题，对自润滑涂层制备工艺进行了改善。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

内送粉高能等离子喷涂Ni基复合重载减摩涂层制备方法，将Ni-MoS₂和Ni-石墨包覆粉末均匀混合，采用内送粉高能等离子喷涂将两种润滑相转换为片层独立化结构，并喷涂到基材上，形成Ni基复合重载减摩涂层；涂层的参数为：电流：400-450A、电压：120-130V、主气流量：80-150L/min、辅气流量：12-15L/min、送粉率：10-50g/min，喷涂距离：70-110mm。

本发明进一步的改进在于，Ni-石墨粉末粒度分布范围为1-60μm。

本发明进一步的改进在于，混合采用机械法进行混合。

本发明进一步的改进在于，将基材预热到80～90℃再进行喷涂。

本发明进一步的改进在于，Ni基多润滑相复合减摩涂层厚度为420～450μm。

一种根据上述方法制备的Ni基复合重载减摩涂层，该涂层孔隙率降低于1.0％，结合强度达到41.2±2.6MPa，断裂韧性提高至1.15±0.03MPa·m^1/2。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：