[发明专利]铝青铜基复合陶瓷涂层材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金复合材料领域，具体涉及一种铝青铜基复合陶瓷涂层材料及其制备方法。

背景技术

在现代机械装备中，所有转动零件都需要用轴承、轴瓦或轴套来支撑，由于现代机器与机构的转动速度和负载急剧增高，以及由于航空航天、核能及低温技术的发展，在现有的轴承材料中，按照使用寿命和在不同的条件下工作的可能性，粉末冶金材料的应用都占第一位。铜-铝系合金具有高强度、耐蚀、耐磨等特性，具有无污染、同时具有自润滑、免维护的典型特点，成为滑动轴承发展的重要方向之一。

现有技术的铜-铝系合金常常会加入非金属材料来调节材料的摩擦磨损性能，但是非金属材料的加入常会造成铜-铝系合金硬度降低、机械强度减弱的问题。

激光熔覆技术是指在某一材料基体表面添加具有一定配比的合金粉末熔覆材料，然后再利用激光束将表面合金熔覆材料和基体表面一起快速熔化，这样冷却后会在基体表面形成与基体呈良好结合态的涂层，从而起到改善材料表面耐磨损性能、耐腐蚀性能以及抗氧化性能等作用。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种铝青铜基复合陶瓷涂层材料及其制备方法，制得的复合材料硬度、断裂韧性和冲击次数更高，磨损率降低。

本发明的技术方案：

铝青铜基复合陶瓷涂层材料，包括铝青铜基底和表面熔覆层，所述表面熔覆层含有以下质量百分含量的组分：碳化钛3～7％，硫化钼5～10％，偏硼酸1～5％，氧化硅3～6％，氧化钴1～3％，氧化铬1～5％，余量为铁粉。

优选的，所述表面熔覆层含有以下质量百分含量的组分：碳化钛4～6％，硫化钼6～8％，偏硼酸2～4％，氧化硅4～5％，氧化钴2～3％，氧化铬2～4％，余量为铁粉。

更优选的，所述表面熔覆层含有以下质量百分含量的组分：碳化钛5％，硫化钼7％，偏硼酸3％，氧化硅4％，氧化钴2％，氧化铬3％，余量为铁粉。

铝青铜基复合陶瓷涂层材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将铝青铜基底用研磨机研磨，除去表面氧化物及污垢，再用无水乙醇清洗，备用；

(2)将碳化钛、硫化钼、偏硼酸、氧化硅、氧化钴、氧化铬及铁粉混匀后，放入球磨机进行研磨混合，待混合均匀，投入混炼机中，然后干混1～2h；

(3)将步骤(2)的混合物均匀涂覆于步骤(1)的铝青铜基底表面，采用激光熔覆法对混合物进行激光熔覆，即得铝青铜基复合陶瓷涂层材料。

步骤(3)中，所述激光熔覆法采用CO₂激光器，输出功率为2.5～3.0kW，扫描线速度为20～40mm/s。

有益效果：

本发明通过在铝青铜基表面覆盖了表面熔覆层，制备得到的铝青铜基复合陶瓷材料硬度、断裂韧性和冲击次数均明显提高，而磨损率则明显降低，使得整体材料的机械性能得到改善，适用范围更广。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。

实施例1

铝青铜基复合陶瓷涂层材料，包括铝青铜基底和表面熔覆层，所述表面熔覆层含有以下质量百分含量的组分：碳化钛3％，硫化钼5％，偏硼酸1％，氧化硅3％，氧化钴1％，氧化铬1％，余量为铁粉。

制备方法，包括如下步骤：

(1)将铝青铜基底用研磨机研磨，除去表面氧化物及污垢，再用无水乙醇清洗，备用；

(2)将碳化钛、硫化钼、偏硼酸、氧化硅、氧化钴、氧化铬及铁粉混匀后，放入球磨机进行研磨混合，待混合均匀，投入混炼机中，然后干混1h；

(3)将步骤(2)的混合物均匀涂覆于步骤(1)的铝青铜基底表面，采用激光熔覆法对混合物进行激光熔覆，即得铝青铜基复合陶瓷涂层材料；

步骤(3)中，所述激光熔覆法采用CO₂激光器，输出功率为2.5kW，扫描线速度为20mm/s。

实施例2

铝青铜基复合陶瓷涂层材料，包括铝青铜基底和表面熔覆层，所述表面熔覆层含有以下质量百分含量的组分：碳化钛4％，硫化钼6～8％，偏硼酸2％，氧化硅4％，氧化钴2％，氧化铬2％，余量为铁粉。

制备方法，包括如下步骤：

(1)将铝青铜基底用研磨机研磨，除去表面氧化物及污垢，再用无水乙醇清洗，备用；

(2)将碳化钛、硫化钼、偏硼酸、氧化硅、氧化钴、氧化铬及铁粉混匀后，放入球磨机进行研磨混合，待混合均匀，投入混炼机中，然后干混1h；