一种双金属氧化物润滑复合涂层及其制备方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。能够满足实际需要。能够满足实际需要。

【技术实现步骤摘要】
一种双金属氧化物润滑复合涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于热喷涂材料及涂层
，具体涉及一种双金属氧化物润滑复合涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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
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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。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术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。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0006]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。
[0007]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％。
[0008]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。
[0009]进一步地，所述MoO3和所述Bi2O3的质量比为(1～2)：1。
[0010]进一步地，所述基底为镍基高温合金。
[0011]一种双金属氧化物润滑复合涂层的制备方法，包括：
[0012]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；
[0013]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；
[0014]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；
[0015]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。
[0016]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％。
[0017]进一步地，烘干温度为60～80℃。
[0018]进一步地，所述将所述第一复合粉末和NiAl粉末混合时，按质量百分数计，所述第一复合粉末占20％～30％，所述NiAl粉末占70％～80％。
[0019]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术提供的一种双金属氧化物润滑复合涂层包括基底、覆盖在基底上的过渡层和覆盖在过渡层上的面层，过渡层为NiAl相，过渡层为面层和基底提供良好的结合层，面层为NiAl相和氧化物陶瓷相，氧化物陶瓷相包括MoO3和Bi2O3，面层中即有氧化物陶瓷相和NiAl相，能够很好的与过渡层适配，提高结合力，而且由MoO3和Bi2O3提高面层的耐高温和耐磨性能，具体地说，基于熔点接近的MoO3(795℃)和Bi2O3(825℃)粉体为原料，其在0.4～0.7Tm(约320～560℃)则会发生软化，并且在400℃以上通过摩擦化学反应形成由易剪切结构的Bi2MoO6、Bi2Mo3O
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、NiMoO4三元金属氧化物组成的润滑釉膜，大幅度改善涂层中温摩擦学性能，同时，NiAl过渡相中，Ni含量占比大，也能极大地提高过渡相的耐高温性能。
[0020]换句话说，以熔点相近的MoO3和Bi2O3为高温润滑剂，通过等离子喷涂制备了NiAl复合涂层，复合涂层表现出优异的摩擦学性能。特别是在400℃～800℃范围内摩擦系数和磨损率显著降低，通过摩擦化学反应在磨损表面上MoO3、Bi2O3和NiO一起形成的NiMoO4和Bi2Mo3O
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、Bi2MoO6的协同润滑作用，使得表面形成了一层连续的润滑层，进一步改善了复合涂层的高温摩擦学性能。
[0021]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为实施例2复合涂层的截面形貌和元素分布。
[0024]图2为实施例2复合涂层27～800℃的摩擦系数。
[0025]图3为实施例2复合涂层27～800℃的磨损率。
[0026]图4为实施例2复合涂层400℃磨痕表面拉曼图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]作为本专利技术的某一具体实施方式，一种双金属氧化物润滑复合涂层，包括基底、覆盖在基底上的过渡层和覆盖在过渡层上的面层，过渡层的厚度为40μm～50μm，面层的厚度
为180μm～200μm。
[0029]其中：
[0030]过渡层为NiAl相；
[0031]按质量百分数计，面层包括70wt％～80wt％的NiAl过渡相和20wt％～30wt％的氧化物陶瓷相；
[0032]氧化物陶瓷相包括MoO3和Bi2O3；
[0033]基底为镍基高温合金。
[0034]本专利技术一种双金属氧化物润滑复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0035]步骤1、按质量百分数计，将30％～60％的MoO3和Bi2O3溶于40％～70％的去离子水中，通过机械球磨进行充分混合均匀后，在60～80℃下烘干，得到第一复合粉末；
[0036]其中，MoO3和Bi2O3的质量比为(1～2)：1；
[0037]步骤2、按质量百分数计，将20％～30％的第一复合粉末和70％～80％的NiAl粉末本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双金属氧化物润滑复合涂层，其特征在于，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相和氧化物陶瓷相，所述氧化物陶瓷相包括MoO3和Bi2O3。2.根据权利要求1所述的一种双金属氧化物润滑复合涂层，其特征在于，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％。3.根据权利要求1所述的一种双金属氧化物润滑复合涂层，其特征在于，所述过渡层的厚度为40μm～50μm，所述面层的厚度为180μm～200μm。4.根据权利要求1所述的一种双金属氧化物润滑复合涂层，其特征在于，所述MoO3和所述Bi2O3的质量比为(1～2)：1。5.根据权利要求1所述的一种双金属氧化物润滑复合涂层，其特征在于，所述基底为镍基高温合金。6.如权利要求1至5任一项所述的一种双金属氧化物润滑复合涂层的制备方法，其特征在于，包括：将MoO...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾均红，孙航，方子文，闵振龙，张博瑞，杨鑫然，蔡粮臣，田杰，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：