一种高温抗磨钼合金涂层及其制备方法技术

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

【技术实现步骤摘要】
一种高温抗磨钼合金涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于抗磨涂层
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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
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800℃的抗磨性能比TZM合金提高1.5
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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
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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。
[0004]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，因此专利技术一种成本低廉、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。

技术实现思路

[0005]本专利技术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。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：一种高温抗磨钼合金涂层，包括如下重量百分比的组分：Mo70
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86%、Cr10
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20%、Co4
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10%，所述涂层的厚度为1.7
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3.2mm。
[0007]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
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40微米，钴的粒度为40
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60微米。
[0008]一种高温抗磨钼合金涂层的制备方法，包括如下步骤：第一步，根据涂层中各组分及相应重量秤取钼粉、铬粉和钴粉，将秤取的金属粉置于Y型混料器中，转速为26rpm，混料时间为5小时，得到混合均匀的金属粉末；第二步，将混合均匀的金属粉末在100℃条件下置于干燥箱中烘干15分钟；第三步，将第二步烘干后的混合金属粉末采用同步激光熔覆技术在合金表面熔覆涂层。
[0009]进一步地，第三步中所述合金为GH4169合金。
[0010]进一步地，第三步中所述合金作为基底，在熔覆前将基底表面打磨，并进行抛丸处理，然后在丙酮溶液中清洗，并在空气中晾干，在氩气保护下预热到200℃。
[0011]进一步地，第三步中所述熔覆采用装备有同步送粉器和CO2激光器的激光熔覆设备。
[0012]进一步地，第三步中，涂层熔覆时：采用氩气作为保护气和送粉气；氩气保护气的流速为5.0
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5.5L/min，氩气送粉气流速为2.5
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3.0L/min，送粉率为7
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13g/min，激光熔覆功率为1.5
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1.7kW，熔覆速率为130
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160mm/min，搭接率为45
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54%。
[0013]最终得到结构致密，厚度为1.7
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2.3mm的高温抗磨性能优异的钼合金涂层。
[0014]按照上述步骤所得的高温抗磨涂层性能测试：涂层的硬度600
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700HV；高温磨损测试，测试温度为600℃、800℃和1000℃，采用球盘式对磨方式，摩擦副为Si3N4陶瓷球，测试直径10mm，转速450rpm，载荷为10N。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的优势在于：（1）高温抗磨钼合金涂层成分简单，均为金属成分，避免了解决涂层中各相之间的润湿性及分解的难题；避免高温条件下涂层的膨胀系数失配问题；同时简化了送粉程序。
[0016]（2）涂层制备工艺简单，涂层与基底之间省去了熔覆过渡层的工艺步骤，极大的降低了生产成本。本专利技术提出的高温抗磨钼合金涂层的工艺制备方法极易适合工业领域中大规模生产，利于工业化且成本低廉。
[0017]（3）本涂层在高温工况下借助于高温反应，在磨损表面易生成具有高温润滑作用的钼的氧化（MoO2、MoO3等）和双金属氧化物（铬酸盐、钼酸盐和钴酸盐）并且形成致密的高温润滑层，高温条件下可长时间保护发动机零部件的烧蚀和高温磨损，明显提高了零部件的寿命。
[0018]（4）本专利技术公开的高温抗磨钼合金涂层硬度是ZTM合金1.5
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2倍以上。高温抗磨损性能比现有的镍基合金好，适用温度更高，可达到1000℃。
附图说明
[0019]图1为涂层的物相XRD谱图。
[0020]图2 为涂层及基底的界面结构的SEM图片。
具体实施方式
[0021]实施例1
本实施例的一种高温抗磨钼合金涂层由以下重量份的组分组成：Mo79%、Cr14%、Co7%。
[0022]本实施例的高温抗磨钼合金涂层的制备步骤如下：根据涂层配比中各组分及重量使用天平秤取相应分量的球型钼粉、球型铬粉和球型钴粉，将秤取的金属粉末置于Y型混料器中，设置转速为26rpm，混料时间为5小时，得到混合均匀的粉末。将所得的粉末放在真空干燥箱中干燥，温度设置为100℃，干燥时间为15分钟。GH4169镍合金熔覆表面打磨，并进行抛丸处理，然后熔覆表面在丙酮溶液中清洗，并在空气中晾干。将基底在熔覆前预加热到200℃。
[0023]将混合好的Mo
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Cr
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Co金属粉末置于同步送粉器中，采用CO2激光器的同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温抗磨钼合金涂层，其特征在于：包括如下重量百分比的组分：Mo70
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86%、Cr10
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20%、Co4
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10%，所述涂层的厚度为1.7
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3.2mm。2.根据权利要求1所述的一种高温抗磨钼合金涂层，其特征在于：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
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40微米，钴的粒度为40
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60微米。3.一种高温抗磨钼合金涂层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步，根据涂层中各组分及相应重量秤取钼粉、铬粉和钴粉，将秤取的金属粉置于Y型混料器中，转速为26rpm，混料时间为5小时，得到混合均匀的金属粉末；第二步，将混合均匀的金属粉末在100℃条件下置于干燥箱中烘干15分钟；第三步，将第二步烘干后的混合金属粉末采用同步激光熔覆技术在合...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔功军，寇子明，高贵军，张鹏，焦少妮，韩文鹏，崔昊天，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：