[发明专利]一种耐磨铝合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐磨铝合金，包括铝合金基材和附着在铝合金基材表面的自润滑复合材料，所述自润滑复合材料包括组分：铝粉50～60重量份，硅粉3～5重量份，二硫化钨粉20～25重量份，聚醚醚酮15～20重量份；还公开了其制备方法。通过界面冶金结合，在铝合金表面得到Si‑Al连续相骨架结构，提高了涂层与基材的附着力，同时二硫化钨和聚醚醚酮镶嵌在骨架材料中形成自润滑耐磨层，极大地降低了铝合金表面的摩擦系数，提高了其耐磨性能。

技术领域

本发明涉及铝合金加工技术领域，尤其涉及一种耐磨铝合金及其制备方法。

背景技术

铝合金由于具有优良的导热、导电、比强度高以及比重小等优点，在现代工业中得到广泛应用，但因铝合金有着质软、摩擦系数及磨损率高等缺点，限制了其进一步应用。目前，铝合金经过阳极氧化处理后，其表面的硬度和耐磨性能够得到提高，并且，有学者尝试了在阳极氧化后形成的多孔结构中填充自润滑材料，希望在铝合金表面得到自润滑复合材料，但由于阳极氧化形成的膜层孔径一般只有十几个纳米，这给填充增加了很大的难度，即使填充了也只能得到很薄的自润化层，对于提高铝合金的耐磨性能并没有太大的帮助。激光熔覆是利用高能激光束辐照，通过迅速熔化，扩展和凝固，在基材表面熔覆一层具有特殊物理、化学性能的材料，构成一种新的复合材料，以弥补基材所缺少的高性能，能充分发挥二者的优势，克服彼此的不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐磨铝合金及其制备方法。采用特殊的自润滑材料通过激光熔覆工艺，在铝合金表面形成自润滑层，从而提高铝合金的耐磨性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种耐磨铝合金，包括铝合金基材和附着在铝合金基材表面的自润滑复合材料，所述自润滑复合材料包括组分：铝粉50～60重量份，硅粉3～5重量份，二硫化钨粉20～25重量份，聚醚醚酮15～20重量份。

优选的，所述铝合金基材为7系铝合金。

一种耐磨铝合金的制备方法，包括步骤：对铝合金基材进行粗化处理，将二硫化钨粉末，硅粉，铝粉混合均匀，涂敷在铝合金表面，所得预涂层充分干燥后在惰性气体保护下采用激光束辐照，形成预涂层熔池，然后立刻进行惰性气体高压粉末喷涂，将聚醚醚酮粉末均匀喷射到熔池表面。

优选的，所述预涂层干燥温度为80～120℃。

优选的，所述激光束功率采用0.6～1kW，激光束的扫描速度15～20mm/s。

优选的，惰性气体采用氮气，压力0.8～1MPa。

本发明的有益效果：

通过界面冶金结合，在铝合金表面得到Si-Al连续相骨架结构，提高了涂层与基材的附着力，二硫化钨和聚醚醚酮镶嵌在骨架材料中形成自润滑耐磨层，极大地降低了铝合金表面的摩擦系数，提高材料的耐磨性能。

此外，还具有以下创新点：

(1)通过后续高分子材料的喷涂，巧妙的解决了高分子自润滑材料在高温工艺中的应用限制；

(2)采用冶金结合，解决了传统铝合金表面与自润滑涂层附着力不好的缺陷；

(3)通过聚醚醚酮与二硫化钨自润滑材料的并用，增加了自润滑层抗极压性能和抗氧化性能，拓宽了铝合金的基材的使用范围。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明的耐磨铝合金，包括铝合金基材和附着在铝合金基材表面的自润滑复合材料，所述自润滑复合材料包括组分：铝粉50～60重量份，硅粉3～5重量份，二硫化钨粉20～25重量份，聚醚醚酮15～20重量份。