[发明专利]一种双金属氧化物润滑复合涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种双金属氧化物润滑复合涂层及其制备方法，包括基底、覆盖在所述基底上的过渡层和覆盖在所述过渡层上的面层，所述过渡层为NiAl相，所述面层包括NiAl过渡相和氧化物陶瓷相，所述氧化物陶瓷相包括MoO₃和Bi₂O₃。本发明大幅度改善了涂层在中温下摩擦性能，避免了中温工况下双元金属氧化物涂层磨损严重的问题，能够满足实际需要。

技术领域

本发明属于热喷涂材料及涂层技术领域，具体涉及一种双金属氧化物润滑复合涂层及其制备方法。

背景技术

随着航空、航天等高科技领域的不断发展，高温结构件中材料的润滑与减磨越来越受到重视。由于润滑脂的使用温度在400℃以下，高温结构件依靠自润滑性好的固体润滑涂层来提高基材的使用寿命；然而，传统的固体润滑剂(石墨、二硫化钼和铅)在400℃以上严重氧化分解或挥发。因此，迫切需要开发新型固体润滑剂来提高防护涂层的高温自润滑性能。

金属氧化物具有高熔点和优异的高温化学稳定性，因此是高温固体润滑涂层的理想润滑相。结果表明，CuO/MoO₃等金属氧化物被设计为保护涂层的第二相，摩擦化学反应生成的钼酸盐等二元金属氧化物在高温摩擦热-力耦合的诱导下具有易剪切的晶体微结构，能够明显提升涂层润滑性能。等离子喷涂沉积的MoO₃/CuO复合涂层在高温800℃时显示出低摩擦系数和磨损率，但这类涂层在中温(400～600℃)下摩擦性能较差，导致在中温工况下双元金属氧化物涂层磨损严重，难以满足实际需要。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种双金属氧化物润滑复合涂层及其制备方法，大幅度改善了涂层在中温下摩擦性能，避免了中温工况下双元金属氧化物涂层磨损严重的问题，能够满足实际需要。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种双金属氧化物润滑复合涂层，包括基底、覆盖在所述基底上的过渡层和覆盖在所述过渡层上的面层，所述过渡层为NiAl相，所述面层包括NiAl过渡相和氧化物陶瓷相，所述氧化物陶瓷相包括MoO₃和Bi₂O₃。

进一步地，按质量百分数计，所述面层中，所述NiAl过渡相占70wt％～80wt％，所述氧化物陶瓷相占20wt％～30wt％。

进一步地，所述过渡层的厚度为40μm～50μm，所述面层的厚度为180μm～200μm。

进一步地，所述MoO₃和所述Bi₂O₃的质量比为(1～2)：1。

进一步地，所述基底为镍基高温合金。

一种双金属氧化物润滑复合涂层的制备方法，包括：

将MoO₃和Bi₂O₃溶于去离子水，混合均匀后，烘干，得到第一复合粉末；

将所述第一复合粉末和NiAl粉末混合均匀，得到第二复合粉末；

在基底上，通过等离子喷涂技术将NiAl相进行喷涂，形成过渡层；

在过渡层上，通过等离子喷涂技术将所述第二复合粉末进行喷涂，形成包含NiAl过渡相和氧化物陶瓷相的面层，即得到双金属氧化物润滑复合涂层。

进一步地，所述将MoO₃和Bi₂O₃溶于去离子水时，按质量百分数计，所述MoO₃和Bi₂O₃占30％～60％，所述去离子水占40％～70％。

进一步地，烘干温度为60～80℃。