[发明专利]预制固体润滑粉末制备自润滑复合涂层的方法

说明书

本发明预制固体润滑粉末制备自润滑复合涂层的方法，涉及激光表面改性技术领域，尤其涉及工件表面预置固体润滑粉末，再进行超高速激光熔覆制备自润滑复合涂层的方法。本发明方法包括如下步骤：1)、对工件进行表面预处理；2)、将固体润滑粉末预制在工件表面；3)、制备熔覆粉末；4)、预热工件；5)、超高速激光熔覆。本发明的技术方案解决了现有技术中的1、涂层硬度提高导致摩擦因数提高，涂层磨损严重；2、熔覆层中固体润滑粉末和硬质相粉末离散或堆积，分布不均匀；3、固体润滑粉末在涂层表面大量聚集，润滑相不能完全浸入到涂层中，易被刮落等问题。

技术领域

本发明预制固体润滑粉末制备自润滑复合涂层的方法，涉及激光表面改性技术领域，尤其涉及工件表面预置固体润滑粉末，再进行超高速激光熔覆制备自润滑复合涂层的方法。

背景技术

工件表面磨损是影响工件的工作效率和使用寿命的重要因素之一。超高速激光熔覆技术利用高能密度的激光束使熔覆材料与基体表面熔凝在一起，使熔覆层与基体形成良好的冶金结合，从而提高基体的力学性能和耐磨性。相较于其他传统表面改性技术具有加工效率高、涂层稀释率低、绿色环保等优点，可有效改善表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，在制备高质量熔覆层方面显示了独特的工艺优势及应用前景。

采用超高速激光熔覆提高工件表面耐磨性的方法主要有提高表面硬度和降低表面摩擦因数两种，如广东省科学院新材料研究所申请的专利(一种用于超高速激光熔覆的碳化钨增强高熵合金复合粉末及其涂层和制备方法与应用，公开号：CN114147215A)和上海交通大学申请的专利(齿轮表面强化涂层的制备方法及齿轮，公开号CN113981441A)分别采用高熵合金粉末和铁基粉末进行超高速熔覆，通过增大涂层的硬度来提高耐磨性。但高硬度往往会造成高的摩擦因数，增加涂层的磨损量，降低涂层的使用寿命。为解决这一问题，学者们开始利用激光熔覆工艺制备具有减摩性的自润滑涂层，使表面具有非常好的耐摩擦磨损性。

常规利用激光熔覆制备自润滑涂层的方法大多是在熔覆粉末中加入固体润滑粉末，如中国航发北京航空材料研究院申请的专利(一种高温耐磨自润滑涂层材料、其制备方法、涂层及其制备方法，公开号：CN114908312A)，通过添加一定量的Cu和Mo作为润滑剂，在低温时提供润滑性能，在高温时生成复合氧化物进一步起到润滑效果，并配合硬质相和粘接相生成的釉质氧化物，来减少涂层的磨损率。但在熔覆过程中，固体润滑粉末在高温下易分解，与空气发生反应，丧失润滑性能。再如上海工程技术大学申请的专利(一种钛合金表面激光熔覆镍基自润滑涂层及其制备方法，公开号：CN108411300A)，通过在熔覆粉末中添加镍包二硫化钼作固体润滑粉末，然后进行激光熔覆，使钛合金零件能够满足苛刻工况条件下的使用需求。但熔覆层中润滑粉末和硬质相粉末可能会因质量密度差异导致离散或堆积等不均匀分布，影响涂层的质量和力学性能；且在熔覆产生的熔池对流作用下，熔覆粉末中固体润滑粉末与硬质相粉末相比质量密度较低，导致固体润滑粉末在涂层表面大量聚集，从而使润滑相不能完全浸入到涂层中，易被刮落。

针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的预制固体润滑粉末制备自润滑复合涂层的方法，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

根据上述现有技术提出的：1、涂层硬度提高导致摩擦因数提高，增加涂层的磨损量，降低涂层的使用寿命；2、常规激光熔覆制备自润滑涂层的方式，会使得熔覆层中固体润滑粉末和硬质相粉末因质量密度差异导致离散或堆积等不均匀分布，影响涂层的质量和力学性能；3、在激光熔覆产生的熔池对流作用下，由于熔覆粉末中固体润滑粉末质量密度较低，导致固体润滑粉末在涂层表面大量聚集，润滑相不能完全浸入到涂层中，易被刮落等技术问题，而提供一种预制固体润滑粉末制备自润滑复合涂层的方法。本发明主要将固体润滑粉末预置在工件表面，再使用超高速熔覆，将基体粉末与硬质相粉末混合而成的熔覆粉末，熔覆到工件预置固体粉末的位置，来制备一种具有良好减摩耐磨性的自润滑复合涂层。

本发明采用的技术手段如下：

一种预制固体润滑粉末制备自润滑复合涂层的方法包括如下步骤：