[发明专利]一种宽温域镍铬-碳化铬基自润滑复合涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种宽温域镍铬‑碳化铬基自润滑复合涂层，该自润滑复合涂层采用爆炸喷涂技术将Ag粉/Ni包MoS₂粉及NiCr‑Cr₃C₂粉沉积在GH4169镍基高温合金基底上，形成由镍铬‑碳化铬构成的基体相、银/镍包二硫化钼构成的润滑相组成的涂层。同时，本发明还公开了该复合涂层的制备方法。本发明所述的宽温域镍铬‑碳化铬基自润滑复合涂层致密度高、涂层与基底界面结合良好，在25~800℃温度范围内具有良好的耐磨与润滑性能。

技术领域

本发明涉及材料表面润滑与防护技术领域，尤其涉及一种宽温域镍铬-碳化铬基自润滑复合涂层及其制备方法。

背景技术

镍铬-碳化铬金属陶瓷涂层材料因其良好的耐腐蚀、耐磨损及高温抗氧化等性能广泛用于航空工业、化工能源及核电等领域关键零部件的表面防护。然而，现阶段镍铬-碳化铬基自润滑复合涂层由于存在碳化铬脱碳严重、物相界面结合弱及应力集中等问题，难以满足机械部件在宽温域条件及高低温交变等苛刻工况环境中的长效防护与润滑。因此，在金属部件表面制备在宽温域内具有良好力学与摩擦学性能的镍铬-碳化铬基自润滑复合涂层具有重要的研究意义与应用价值。

目前，关于镍铬-碳化铬自润滑复合涂层及其制备方法的研究中，专利CN110218962A公开了一种耐磨自润滑镍铬-碳化铬金属陶瓷复合涂层及其制备方法，该方法利用超音速火焰喷涂技术获得室温环境具有良好耐磨损与自润滑性能的镍铬-碳化铬/镍包二硫化钼自润滑复合涂层，但对其在宽温域（25~800℃）内的摩擦学性能缺乏系统研究。

爆炸喷涂是一种以乙炔、丙烷或两者混合气体为燃气，氧气为助燃气体，通过混合气体爆炸产生爆轰波加热、加速粉末，并使粉末以超音速撞击基底实现沉积的高性能涂层制备技术。与常用热喷涂涂层制备技术相比，其脉冲式沉积过程对基底和喷涂粉末材料的热损伤小，可有效解决热喷涂过程中镍铬-碳化铬粉末因喷涂温度过高而发生的脱碳、分解及热应力集中等问题。文献《三种热喷涂工艺制备镍铬碳化铬-BaF₂/CaF₂结构与性能》中研究发现，与超音速火焰喷涂和大气等离子体喷涂相比，爆炸喷涂镍铬-碳化铬-BaF₂/CaF₂复合涂层结构致密、结合强度较高，高温润滑剂BaF₂/CaF₂可有效改善复合涂层在高温环境中的摩擦学性能，但该复合涂层在室温和中低温环境中的润滑效果不明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种宽温域镍铬-碳化铬基自润滑复合涂层。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供该宽温域镍铬-碳化铬基自润滑复合涂层的制备方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种宽温域镍铬-碳化铬基自润滑复合涂层，其特征在于：该自润滑复合涂层采用爆炸喷涂技术将Ag粉/Ni包MoS₂粉及NiCr-Cr₃C₂粉沉积在GH4169镍基高温合金基底上，形成由镍铬-碳化铬构成的基体相、银/镍包二硫化钼构成的润滑相组成的涂层。

所述Ag粉为纯度≥99.5%且粒径＜50 μm的雾化Ag粉。

所述Ni包MoS₂粉的粒径＜50 μm，且Ni含量为75 wt.%、MoS₂含量为25 wt.%。

所述NiCr-Cr₃C₂粉是指经团聚烧结而成的粒径为15~45 μm粉末，且NiCr含量为25wt.%、Cr₃C₂含量为75 wt.%。

如上所述的一种宽温域镍铬-碳化铬基自润滑复合涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1) GH4169镍基高温合金基底表面预处理：