[发明专利]一种高温抗磨钼合金涂层及其制备方法

说明书

一种高温抗磨钼合金涂层及其制备方法，属于抗磨涂层技术领域，所述高温抗磨钼合金涂层由以下重量份的组分构成：Mo70‑86%、Cr10‑20%、Co4‑10%。本发明目的在于解决高温轴承轴套工作表面因磨损造成的工作寿命不长的问题。采用同步激光熔覆技术制备高温抗磨钼合金涂层。高温抗磨涂层内部结构致密，与基底结合紧密。高温摩擦过程中表面可原位生成钼酸盐等高温固体润滑剂，在600‑1000℃内具备优良的高温抗磨损性能，硬度是ZTM合金的1.5‑2.0倍以上。本发明制备工艺简单，生产效率高，成本低廉，在不改变零部件基体材料性质的条件下，所制备的高温抗磨涂层能有效解决航空、核电等领域高温零部件的磨损问题。

技术领域

本发明属于抗磨涂层技术领域，具体涉及一种使用激光熔覆技术制备高温抗磨钼合金涂层及其制备方法。

背景技术

钼和钼合金与镍基等超合金相比具有高硬度、高导电性、低膨胀系数、高温蠕变低等特点，被广泛用作航空及军工领域的高温结构材料，但对其功能性的研究欠缺。目前使用的微合金化的钼基合金中钼含量基本在97%以上，当温度在500℃以上时合金表面出现明显的氧化现象，降低了工件表面强度。当温度达到700℃以上时表面生成易挥发的MoO₃，造成合金表面质量损失严重，导致严重磨损，服役寿命降低。为强化运动部件的高温抗磨性能，采用表面工程技术在高温工件表面熔覆一层高具有良好高温抗磨涂层是解决高温运动部件磨损及快速修复的最经济、最有效的方式。因此研究并提高钼合金的高温抗磨损性能，对于实现钼合金的结构功能一体化和升级我国航天器性能具有重大的战略意义。

目前，关于钼合金抗磨方面已有了部分研究，例如中国专利申请号为：CN201210011295.3的“一种高温耐氧化抗磨钼合金及其制备方法”（公开日为：2012.01.13）公开了一种应用粉末冶金法，采用Cr、Ti、Nb和C强化的钼基合金。虽然此合金在500-800℃的抗磨性能比TZM合金提高1.5-2.0倍，但是烧结过程时间长、能耗大、成本高，同时适用温度范围低。中国专利申请号：CN201810073849.X的“一种固体自润滑钼涂层及其制备方法”（公开日为：2018.8.14）公开了一种采用等离子弧喷焊技术，在铁基工件表面熔敷1-5mm的纯钼涂层，从室温到800℃的范围内借助生成的MoO₃具有良好的高温抗磨效果。然而，高温下生成的MoO₃具有明显的挥发性，会造成涂层表面磨损严重。且以铁为基体涂覆过程中由于粉末和基底间的熔点差距大容易导致涂层明显的稀释性。

鉴于我国航空航天的飞速发展，对更高温度条件下零部件的抗磨损性提出了更高的要求，因此发明一种成本低廉、成分可控、工艺简单、抗磨性能优良的高温抗磨涂层势在必行。

发明内容

本发明的目的在于解决我国航空、核电等领域高温零部件的严重磨损问题；实现航空航天领域中钼合金工件的结构功能一体化设计，降低其经济成本问题，从而提出了一种高温抗磨钼合金涂层。通过固溶强化机理和高温摩擦化学反应，在基体中生成强化固溶体和在磨损表面生成复杂的三元氧化物，增强涂层的机械强度和原位生成高温固体润滑剂（CoMoO₄，MoO₃、MoO₂、NiMoO₄、MoCrO₃等），提出一种成分简单实用的高温抗磨合金涂层，实现工业化生产及高温零部件的现场快速修复。

本发明采用如下技术方案：

一种高温抗磨钼合金涂层，包括如下重量百分比的组分：Mo70-86%、Cr10-20%、Co4-10%，所述涂层的厚度为1.7-3.2mm。

进一步地，所述Mo、Cr和Co均为球形粉末，球形度均大于90%，钼和铬的粒度为30-40微米，钴的粒度为40-60微米。

一种高温抗磨钼合金涂层的制备方法，包括如下步骤：