[发明专利]一种高温抗氧化自润滑复合涂层及其制备和使用方法

说明书

本发明公开了一种高温抗氧化自润滑复合涂层及其制备和使用方法，制备过程如下：将二硫化钼和石墨润滑剂进行球磨；将球磨混合物加入正硅酸乙酯与氨水的混合溶液中，然后进行混匀、分离和干燥，得到SiOsubgt;2/subgt;基不透气性氧化膜的固体润滑剂；将硅酸钠、二氧化硅、三氧化二硼、其他添加剂、SiOsubgt;2/subgt;基不透气性氧化膜的固体润滑剂、硅烷偶联剂稀溶液以及去离子水进行磁力搅拌，得到高温抗氧化自润滑复合材料；以质量份数计，硅酸钠为65‑84份，二硫化钼2‑6份，石墨润滑剂为4‑8份，二氧化硅为4‑9，三氧化二硼2‑5份，硅烷偶联剂0.5‑1份，其他添加剂为2‑4份，去离子水为13‑17份。本发明的高温抗氧化自润滑复合涂层能够有效减小热挤压摩擦系数、延缓热挤压过程的传热性能。

技术领域

本发明属于润滑材料技术领域，尤其涉及一种高温抗氧化自润滑复合涂层及其制备和使用方法。

背景技术

锆合金正因为高熔点、高强度、膨胀系数小、热中子吸收截面小(对2200m/s的中子，纯锆的俘获截面只有0.18×10^-28m²)、抗高温水和过热蒸汽、耐腐蚀等优点。核级锆合金作为被广泛应用于水冷核反应堆中核燃料元件的关键材料，例如：各种包壳、支撑、屏蔽部件等，其中锆合金热挤压为核燃料元件生产的关键工艺。但由于在高温热挤压环境中，锆合金极易被氧、氮、氢等元素污染，并易与水蒸气发生剧烈反应(即氢脆)，并且锆合金胚料温度远大于热挤压加工模具所承受温度，十分影响热挤压过程的加工精度及使用寿命，由此可见锆合金的热挤压工艺存在大量挑战，如在加工过程中降低挤压摩擦来提高锆合金管材的光洁度、精密度，防止锆合金挤压过程中大量氧化等诸多问题。因此研究一种能在高温下防止锆合金坯料被氧化、减小热挤压摩擦系数、延缓热挤压过程的传热性能的涂层，具有深远实际应用价值。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高温抗氧化自润滑复合涂层及其制备和使用方法，本发明的高温抗氧化自润滑复合涂层能够有效减小热挤压摩擦系数、延缓热挤压过程的传热性能。

本发明采用的技术方案如下：

一种高温抗氧化自润滑复合材料的制备方法，包括如下过程：

将二硫化钼和石墨润滑剂进行球磨，得到球磨混合物；

将所述球磨混合物加入正硅酸乙酯与氨水的混合溶液中，然后进行混匀、分离和干燥，得到SiO₂基不透气性氧化膜的固体润滑剂；

将硅酸钠、二氧化硅、三氧化二硼、其他添加剂、所述SiO₂基不透气性氧化膜的固体润滑剂、硅烷偶联剂稀溶液以及去离子水进行磁力搅拌，得到所述高温抗氧化自润滑复合材料；

以质量份数计，所述硅酸钠为65-84份，二硫化钼2-6份，石墨润滑剂为4-8份，二氧化硅为4-9，三氧化二硼2-5份，硅烷偶联剂0.5-1份，其他添加剂为2-4份，去离子水为13-17份；其他添加剂包含稀释剂、增塑剂、消泡剂和增韧剂，稀释剂、增塑剂、消泡剂和增韧剂的质量比为1：l：l：l。

优选的，将二硫化钼和石墨润滑剂进行球磨时，二硫化钼和石墨润滑剂质量之和与助磨剂的质量比为(3-5)：1，二硫化钼和石墨润滑剂质量之和与磨球的质量比为1：(1-3)，助磨剂采用无水乙醇，所述球磨混合物为二硫化钼、石墨润滑剂以及助磨剂的混合物，球磨时间为4-6h，球磨转速为300-400r/min。

优选的，正硅酸乙酯与氨水的混合溶液中，正硅酸乙酯和氨水的质量比为(1：5)-(1：3)，所述氨水的质量分数为25％-28％。