專利名稱：一種低摩擦耐磨涂層的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種低摩擦耐磨涂層，滿足航空航天、空間技術(shù)的發(fā)展，以及許多苛刻工況條件工作的零部件等對高效、環(huán)保的自潤滑耐磨涂層的需求。
背景技術(shù)：
摩擦磨損是造成零部件失效的重要原因，而摩擦磨損過程主要發(fā)生在材料的表面，在材料表面制備硬質(zhì)耐磨涂層可以改善材料的耐磨性，但隨著表面硬度提高，摩擦偶件的磨損增加，使摩擦副的壽命降低，理想的表面涂層應該是既有高硬度又可實現(xiàn)低摩擦。等離子噴涂技術(shù)和激光技術(shù)是現(xiàn)代表面工程技術(shù)群中的主要技術(shù)，而等離子噴涂技術(shù)與激光技術(shù)的復合更是體現(xiàn)了兩種技術(shù)的優(yōu)勢互補。超音速噴涂粒子速度可達 400-600m/s，獲得的涂層致密，涂層的內(nèi)聚強度和結(jié)合強度高，為新一代耐高溫、抗磨損、低摩擦系數(shù)的等離子涂層提供了技術(shù)支撐，而激光織構(gòu)化技術(shù)是在涂層表面形成有規(guī)律的人造表面形貌，能顯著提高涂層耐磨減摩性能。①在一定程度上都能夠減小界面接觸面積、 阻力和粘附，②可以起到捕捉磨粒而減少犁溝形成，③激光與涂層表面相互作用時會產(chǎn)生表面硬化，對所形成的表面形貌起到保護作用，④微孔(槽)可以作為儲油(脂)槽，為邊界潤滑提供潤滑或為剛啟動的摩擦表面提供潤滑；⑤并可消除或部分消除由超音速火焰噴涂涂層的松弛和內(nèi)應力。低摩擦系數(shù)固體潤滑涂層在許多領域得到了廣泛應用，縱觀近二十多年以來的期刊和文獻報道，至今還沒有一種固體潤滑耐磨涂層在高溫環(huán)境下具有穩(wěn)定的摩擦系數(shù)(達到10_3級)和較低的磨損率。在此以前，低摩擦潤滑耐磨涂層的制備工藝方法主要集中在等離子體增強化學氣相沉積、非平衡磁控濺射和等離子噴涂(摩擦系數(shù)相對較高)，每種表面涂層制備方法或改性技術(shù)都存在各自的局限性，不能滿足高硬度低摩擦的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的旨在提供一種低摩擦耐磨涂層，在高溫環(huán)境下具有高耐磨低摩擦系數(shù)的特性。為實現(xiàn)本實用新型目的，本實用新型所提供的一種低摩擦耐磨涂層，其特征在于 以鎳鉻鋁釔復合粉、La2O3和潤滑劑作為復合涂層并采用超音速等離子噴涂設備噴涂形成網(wǎng)絡骨架結(jié)構(gòu)的涂層表層，沿深度方向有梯度結(jié)構(gòu)，沿表面方向有各向異性層疊結(jié)構(gòu)，涂層表面有激光微造型。在潤滑耐磨涂層表面制備微細形貌改善了涂層的摩擦學性能，涂層表面的紋理密度、走向和圖案形狀、尺寸分布等特征將影響接觸應力及壓力分布形態(tài)；沿深度方向的梯度結(jié)構(gòu)將提高涂層的接合強度和承載能力，沿表面方向的各向異性層疊結(jié)構(gòu)將改變表面的接觸應力分布、實現(xiàn)潤滑和抗磨的協(xié)同作用，這些表面構(gòu)造都會產(chǎn)生特殊的潤滑抗磨效果，因此，運用潤滑涂層表層結(jié)構(gòu)與涂層表面微造型的協(xié)同作用，能降低涂層摩擦系數(shù)而同時具有良好耐磨性。[0008]本實用新型結(jié)合超音速噴涂技術(shù)、涂層組織結(jié)構(gòu)和表面微造型技術(shù)，獲得表面涂層組織結(jié)構(gòu)致密、均勻，并充分發(fā)揮涂層表層潤滑相和涂層表面的紋理耦合的低摩擦效能， 制備低摩擦耐磨涂層，同時保持涂層表層網(wǎng)絡骨架能有效提高材料的強度，達到高耐磨的效果。

圖1為本實用新型的涂層表層組合結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的涂層表面微造型結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型的涂層復合WS2潤滑膜結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
具體實施包括兩個步驟。首先制備較低摩擦系數(shù)的潤滑耐磨涂層。本實用新型的制備低摩擦潤滑耐磨涂層首先根據(jù)固體潤滑的基本原理、固體潤滑涂層的組成原則和基本設計依據(jù)，對潤滑耐磨涂層進行組成設計和工藝設計。納米WC在高溫下具有較好的減摩潤滑作用，同時能夠有效地強化鎳鉻鋁釔合金基體，稀土化合物La2O3能夠起到細化晶粒和組織致密的效果，而在高溫環(huán)境下是具有穩(wěn)定摩擦性能的固體潤滑材料，而且能夠提高涂層的硬度和高溫耐蝕性能。因而，以鎳鉻鋁釔復合粉+ La2O3 + WS2作為復合涂層并采用超音速噴涂技術(shù)制備的噴涂在高溫環(huán)境下可制備較低摩擦系數(shù)的潤滑耐磨涂層。附圖中，1為潤滑膜，2為鎳鉻鋁釔復合粉加Lii2O3基體，3為潤滑劑，4為表面微造型。潤滑劑含量中等，鎳鉻鋁釔復合粉+ La2O3基體能形成網(wǎng)絡骨架結(jié)構(gòu)，將WS2潤滑劑有機地包覆在其中，如圖1所示，且WS2潤滑劑能在摩擦面形成有效的潤滑膜，此種狀態(tài)下，摩擦系數(shù)較小，材料強度中等。這種自潤滑涂層的網(wǎng)絡骨架能有效提高材料的強度，在摩擦下，基體能承載較大載荷，固體潤滑劑在摩擦熱和應力作用下大量析出，在摩擦表面形成潤滑膜，從而減小摩擦。不同的固體潤滑涂層組成其摩擦學特性有所波動。試驗用基體材料為GCrl5，噴涂粉末為鎳鉻鋁釔復合粉、La2O3和潤滑劑，采用機械混粉方式將所選定的合金粉末與潤滑劑均勻混合，采用裝備再制造國防科技重點試驗室自行研制的高效能超音速等離子噴涂系統(tǒng)(HEPJet)進行減摩耐磨涂層的熱噴涂成形。噴涂前，試樣表面先用汽油和酒精清洗，然后用棕剛玉噴砂。噴涂后，先對噴涂層進行磨削和拋光處理，再用超聲波酒精清洗。其噴涂工藝見表1。表1噴涂工藝參數(shù)
權(quán)利要求1.一種低摩擦耐磨涂層，其特征在于以鎳鉻鋁釔復合粉、La2O3和們2潤滑劑作為復合涂層并采用超音速等離子熱噴涂設備噴涂形成網(wǎng)絡骨架結(jié)構(gòu)的涂層表層，沿深度方向有梯度結(jié)構(gòu)，沿表面方向有各向異性層疊結(jié)構(gòu)，涂層表面有激光微造型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低摩擦耐磨涂層，其特征是所述激光微造型為規(guī)則排列的正六邊形。
專利摘要本實用新型涉及一種低摩擦耐磨涂層，以鎳鉻鋁釔復合粉、La2O3和WS2潤滑劑作為復合涂層并采用超音速等離子熱噴涂設備噴涂形成網(wǎng)絡骨架結(jié)構(gòu)的涂層表層，涂層表面有激光微造型。在高溫環(huán)境下具有低而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)(達到10-3級)，表面涂層既有低摩擦又可實現(xiàn)高耐磨，可滿足許多苛刻工況條件工作的零部件等對高效、環(huán)保耐磨涂層的需求。
文檔編號C23C4/12GK202054882SQ20112008707
公開日2011年11月30日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者趙運才, 鄧春明 申請人:景德鎮(zhèn)陶瓷學院