[发明专利]一种自润滑复合涂层及其制备方法

说明书

本发明提供一种自润滑复合涂层，该涂层的分子式为Ti(C_1‑xN_x)，其中x＝0.2‑0.8。本发明的复合涂层在制备时，克服了传统涂层制备沉积率低和涂层厚度有限的缺点，且该涂层具有沉积效率高、涂层厚度范围广，兼具高硬度、优异的摩擦磨损性能和化学惰性，可作为工具、模具的表面防护涂层。

技术领域

本发明属于涂层制备技术领域，尤其是涉及一种自润滑复合涂层及其制备方法。

背景技术

目前在先进制造行业中，工具、模具一般选用硬质合金制成，在应用过程中往往发生磨损、腐蚀等现象，从而影响了工具、模具的使用寿命，亦导致精度下降，使得废品率增高。使工具、模具表面具备高耐磨性和高化学稳定性已成为先进制造行业的迫切需求，表面涂层技术成为解决上述需求问题的主要选择。

氮化钛(TiN)因具有高熔点、高硬度及优良的化学惰性而受到研究者关注。碳氮化钛(TiCN)作为TiC和TiN的连续固溶体，兼具TiC高耐磨性和TiN高韧性特点，成为重要耐磨涂层材料。目前，制备TiCN涂层的方法主要采用物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)，而这两种技术存在以下缺点：沉积效率低，沉积涂层厚度小，不适合复杂和较大零件，成本高等，限制了TiCN涂层在工、模具表面防护应用。

发明内容

本发明提供一种自润滑复合涂层及其制备方法，克服了传统涂层制备沉积率低和涂层厚度有限的缺点，且使用该方法制得的涂层具有沉积效率高、涂层厚度范围广，兼具高硬度、优异的摩擦磨损性能和化学惰性，可作为工具、模具的表面防护涂层。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种自润滑复合涂层，该涂层的分子式为Ti(C_1-xN_x)，其中x＝0.2-0.8。

进一步地，所述涂层的硬度范围为1247HV0.2-1683HV0.2，结合强度的范围为17-26MPa，在50kg、30min的干式摩擦条件下所述涂层的摩擦系数范围为0.35-0.45、磨损量范围为2.7-4.8mg。

一种自润滑复合涂层的制备方法，包括以下步骤：

1)制取料浆悬浊液：将钛粉和石墨粉进行混合得到混合粉，向混合粉中加入水和胶进行混合制得料浆悬浊液；

2)制取均匀料浆悬浊液：向步骤1)中得到的料浆悬浊液中加入分散剂，搅拌均匀后得到均匀料浆悬浊液；

3)制取喷涂喂料：将步骤2)中得到的均匀料浆悬浊液进行离心、干燥，得到团聚粉之后过筛，即可得到喷涂喂料；

4)涂层制备：以氩气作为保护气和送粉气，氮气作为反应气，将步骤3)中得到的喷涂喂料喷涂到基体上，即可在基体表面沉积得到该涂层。

其中，进一步地，步骤1)所述钛粉和石墨粉以(2-10)：1、优选(4-8)：1、更优选6:1的质量比进行混合；且所述钛粉粒度为30-45μm，所述石墨粉粒度为5-10μm。

进一步地，步骤3)中使用高速离心干燥机对均匀料浆悬浊液进行离心、干燥，其中所述高速离心干燥机中的雾化器转速为18000r/min，进风口温度为280-300℃，出风口温度为100-110℃。

进一步地，步骤4)中所述的喷涂采用GP-80反应等离子喷涂设备进行喷涂；在使用GP-80反应等离子喷涂设备进行喷涂时，其氩气的流量为80L/min，氮气的流量为50L/min；控制喷涂电流为500A，喷涂电压为60-70V，喷涂距离为100-130mm，喷涂功率为30-35kw。

进一步地，步骤1)中，混合粉与水和胶的质量比为(1-3)：(1-3)：(0.5-1)，优选为2:2:1；步骤2)中的分散剂为聚氧化乙烯。