[发明专利]一种耐磨自润滑复合涂层材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐磨自润滑复合涂层材料及其制备方法。该涂层材料的原材料包括Crsubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;‑NiCr和添加量为15‑25wt％的固体自润滑剂。所述的固体自润滑剂包括BaFsubgt;2/subgt;和/或Mo。制备方法为：采用超音速空气燃料火焰喷涂(HVAF)将Crsubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;‑NiCr和固体自润滑剂沉积在金属基体上，获得耐磨自润滑Crsubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;‑NiCr复合涂层材料。与现有技术相比，本发明相比于传统Crsubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;‑NiCr耐磨涂层具有更优异的高温耐磨性，和更低的摩擦系数，且结构致密，成分均匀。

技术领域

本发明涉及高温耐磨涂层材料领域，具体涉及一种耐磨自润滑复合涂层材料及其制备方法。

背景技术

随着现代工业的发展，许多装备制造、汽车工业、航空航天等领域都要求材料能在高温、高速、重载等极端工况下长期稳定服役，如航空发动机，地面燃气轮机都处于高温环境(200-1100℃)，汽车涡轮增压器中的精密零部和航天飞机轴承表面温度也可达650℃以上。受单一材料性能限制，目前尚未有材料能在承载和耐高温的同时，满足耐磨性的要求，因此高温摩擦磨损导致的设备部件失效问题越来越突出。表面高温耐磨涂层材料的应用不仅可以提供良好的摩擦学性能，减少零部件高温摩擦磨损，同时也不会对零部件整体造成影响。

研究表明金属陶瓷耐磨材料具有金属的韧性和延展性，同时兼有陶瓷材料的硬度和耐腐蚀性，不仅可以加工成在高温腐蚀环境下使用的机械零件，还可以用热喷涂的方法在需要保护的工件上制备成涂层。目前，应用最为广泛高温耐磨金属陶瓷为Cr₃C₂-NiCr基复合材料。但此类材料在500-800℃环境使用时，摩擦因数较高(0.4-0.5)，磨损率在10^-5mm³/Nm数量级，为进一步提高高温耐磨性能，就需靠固体润滑剂来实现材料的有效自润滑，进一步降低Cr₃C₂-NiCr基复合材料的摩擦系数和磨损率。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一个而提供一种具有更优良的高温耐磨性、具有均匀组织结构的耐磨自润滑复合涂层材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

高温耐磨涂层主要通过超音速氧气燃料火焰喷涂(HVOF)或超音速空气燃料火焰喷涂(HVAF)将粉末沉积在金属基体上。HVOF喷涂技术制备的涂层结构均匀，但较高的火焰温度会增加涂层的内氧化，减少碳化物的含量，进而降低涂层耐磨性能。目前HVAF喷涂技术已被用来制备高温耐磨涂层，并且结构致密，氧化程度低。因此通过该技术，制备出厚度可控，成分结构均匀的耐磨自润滑Cr₃C₂-NiCr基复合涂层，对高温耐磨材料在航空航天和其他技术领域具有非常大的应用和研究价值，具体方案如下：

一种耐磨自润滑Cr₃C₂-NiCr复合涂层材料，该涂层材料的原材料包括Cr₃C₂-NiCr和添加量为15-25wt％的固体自润滑剂。

进一步地，所述的固体自润滑剂包括BaF₂和/或Mo。

进一步地，所述的原材料包括以下质量百分比组分：

Cr₃C₂-NiCr          80-85％

Mo                 10-15％

BaF₂               5-10％。