石墨基高温润滑涂料、其制备方法及润滑涂层技术

本发明专利技术公开了一种石墨基高温润滑涂料、其制备方法及润滑涂层，所述石墨基高温润滑涂料，包括如下质量百分含量的原料组分：水溶性磷酸铬镁5.0～10.0％、石墨6.0～12.0％、金属氧化物1～6.0％、纳米稀土氟化物0.5～3.0％，余量为水。其中，金属氧化物为三氧化二锑和/或氧化铅；纳米稀土氟化物为三氟化镧和/或三氟化铈。本发明专利技术提供的石墨基高温润滑涂层应用在发动机上可在510℃

【技术实现步骤摘要】
石墨基高温润滑涂料、其制备方法及润滑涂层


[0001]本专利技术涉及涂料
，具体涉及一种石墨基高温润滑涂料、其制备方法及润滑涂层。

技术介绍

[0002]为提高发动机的机动性和降低耗油率，其燃烧温度要求越来越高，然而过高的温度给金属零部件带来了更严苛的使用环境。中心拉杆、动力涡轮轴和低压轴等零件为发动机的关重件，这些零件长期在高温环境下工作，零件工作温度约510℃。中心拉杆、动力涡轮轴和低压轴等零件采用螺纹和花键等结构进行连接，螺纹和花键配合面在安装、工作和拆卸时常出现严重的磨损、烧结粘连问题，直接影响这些关键部件工作效率和服役寿命。解决螺纹和花键连接部位配合面磨损和烧结粘连问题通常采用润滑技术。低温环境下，通常采用液体润滑技术；高温环境下，通常采用固体润滑涂层技术。当使用温度超过400℃以上时，通常采用无机树脂粘结型的固体润滑防粘涂层技术。而国内现有的固体润滑防粘涂层在性能上尚不能完全满足中心拉杆等零件的使用要求。
[0003]润滑防粘涂料是一种特种涂料，它是利用胶粘剂将粉末状的固体润滑剂(如二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯等)及其它增强或耐热填料粘附在金属底材上形成一层涂层，从而起到降低摩擦和提高防粘的作用。目前，超过400℃以上环境使用的高温润滑防粘涂层胶粘剂大都采用无机类胶粘剂，以硅酸盐和磷酸盐为主。但以硅酸盐为胶粘剂的耐热涂料，其附着力、耐冲击性较差，耐水耐油性也不好，且长时使用温度不高于500℃，无法满足零件使用要求。而磷酸盐是一种高温润滑防粘涂层胶粘剂材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种石墨基高温润滑涂料、其制备方法及润滑涂层，以解决现有技术中发动机的零件处于510℃
±
10℃下高温工作时，发动机零件上的固体润滑防粘涂层的附着力、耐摩擦性均无法满足要求的问题。
[0005]根据本专利技术的一个方面提供一种石墨基高温润滑涂料，包括如下质量百分含量的原料组分：水溶性磷酸铬镁5.0～10.0％、石墨6.0～12.0％、金属氧化物1～6.0％、纳米稀土氟化物0.5～3.0％，余量为水，其中，金属氧化物为三氧化二锑和/或氧化铅；纳米稀土氟化物为三氟化镧和/或三氟化铈。
[0006]进一步地，所述石墨基高温润滑涂料包括如下质量百分含量的原料组分：水溶性磷酸铬镁6～8％、石墨8～10％、金属氧化物3～5％、纳米稀土氟化物1～2％，余量为水。
[0007]进一步地，所述石墨纯度＞98％，颗粒尺寸≤5μm；和/或所述金属氧化物纯度＞99％，颗粒尺寸≤5μm；和/或所述纳米稀土氟化物的颗粒尺寸≤60nm。
[0008]根据本专利技术的另一个方面提供一种所述石墨基高温润滑涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0009](1)向五氧化二磷中加入磷酸，在油浴中搅拌混合，得到反应物，其中，五氧化二磷
与磷酸的摩尔比为1:(2.85～3.00)；
[0010](2)在搅拌条件下，向所述反应物中依次滴加氧化镁溶液与三氧化铬溶液，持续搅拌后得到磷酸铬镁，所述磷酸铬镁中PO4‑3与Cr
+6
和Mg
+2
摩尔比应为1.0:(0.29～0.3):(0.85～0.9)；
[0011](3)用水将所述磷酸铬镁的固含量调整到39.5～40.5％，得到水溶性磷酸铬镁胶粘剂；
[0012](4)将石墨、金属氧化物、纳米稀土氟化物混合后进行湿磨，得到湿磨料；
[0013](5)向所述湿磨料中加入所述水溶性磷酸铬镁胶黏剂和水，搅拌后过滤，得到的滤液即为所述石墨基高温润滑涂料。
[0014]进一步地，步骤(1)中所述油浴的温度为140～160℃；和/或所述搅拌时间为100～140min。
[0015]进一步地，步骤(2)中所述氧化镁溶液的质量百分浓度为20～25％；和/或所述三氧化铬溶液的的质量百分浓度为30～35％。
[0016]进一步地，步骤(2)中，持续搅拌时间为6h以上。
[0017]进一步地，步骤(4)所述将石墨、金属氧化物、纳米稀土氟化物混合后进行湿磨包括：将石墨、金属氧化物、纳米稀土氟化物混合，加水研磨至颗粒粒径为2～10μm。
[0018]根据本专利技术的另一个方面提供一种石墨基高温润滑涂层，所述石墨基高温润滑涂层由上述石墨基高温润滑涂料或上述制备方法制得的石墨基高温润滑涂料在零件表面经喷涂处理形成。
[0019]进一步地，所述喷涂处理包括：
[0020](1)对零件表面进行预处理；
[0021](2)将石墨基高温润滑涂料喷涂在预处理后的零件表面；
[0022](3)将喷涂后的零件先在空气中放置5h以上，再进行加温固化，得到石墨基高温润滑涂层。
[0023]本专利技术具有以下有益效果：
[0024]本专利技术采用水溶性磷酸铬镁为胶粘剂，一方面考虑到磷酸铬镁在高温下与金属有良好的粘结，另一方面也考虑到水溶性磷酸铬镁具有良好的成膜性。本专利技术采用的金属氧化物为三氧化二锑和/或氧化铅，三氧化二锑和/或氧化铅的加入，一方面，三氧化二锑和氧化铅可以提高润滑涂层的力学性能(强度)，从而改善润滑涂层承载能力，另一方面，三氧化二锑和氧化铅等本身具有优异的耐高温氧化性能，润滑涂层中当三氧化二锑和氧化铅等颗粒富集在石墨周围时可以有效阻止高温环境下石墨的氧化、进而提高涂层高温力学性能和润滑性能。
[0025]本专利技术采用的纳米稀土氟化物为三氟化镧和/或三氟化铈，三氟化镧和/或三氟化铈的加入，一方面可以提高润滑涂层的致密度和强度，从而改善润滑涂层的耐磨性能，另一方面在摩擦过程中，纳米颗粒吸附石墨晶界和晶面上，可以有效阻止高温环境下石墨的氧化、进而提高了石墨涂层的耐磨性能和承载能力。
[0026]本专利技术提供的石墨基高温润滑涂层具有如下优异性能：
[0027]①
本专利技术涂层耐热性能：510
±
10℃下恒温50h，涂层整体完好、无裂纹、无软化、无脱落、无气泡等现象，涂层附着力≤2级；
[0028]②
本专利技术涂层热循环性能：510
±
10℃恒温下10min，取出后冷却至室温为1次循环，循环试验30次；
[0029]③
将专利技术涂层在510℃
±
10℃下摩擦系数≤0.30，涂层磨损寿命≥1h。
[0030]综上，本专利技术提供的石墨基高温润滑涂层应用在发动机上可在510℃
±
10℃下正常使用，附着力、耐摩擦性均满足要求。
具体实施方式
[0031]为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本专利技术，并非为了限定本专利技术。
[0032]为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨基高温润滑涂料，其特征在于，包括如下质量百分含量的原料组分：水溶性磷酸铬镁5.0～10.0％、石墨6.0～12.0％、金属氧化物1～6.0％、纳米稀土氟化物0.5～3.0％，余量为水，其中，金属氧化物为三氧化二锑和/或氧化铅；纳米稀土氟化物为三氟化镧和/或三氟化铈。2.根据权利要求1所述的石墨基高温润滑涂料，其特征在于，包括如下质量百分含量的原料组分：水溶性磷酸铬镁6～8％、石墨8～10％、金属氧化物3～5％、纳米稀土氟化物1～2％，余量为水。3.根据权利要求1所述的石墨基高温润滑涂料，其特征在于，所述石墨的纯度＞98％，颗粒尺寸≤5μm；所述金属氧化物的纯度＞99％，颗粒尺寸≤5μm；所述纳米稀土氟化物的颗粒尺寸≤60nm。4.一种如权利要求1～3中任一项所述的石墨基高温润滑涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)向五氧化二磷中加入磷酸，在油浴中搅拌混合，得到反应物，其中，五氧化二磷与磷酸的摩尔比为1:(2.85～3.00)；(2)在搅拌条件下，向所述反应物中依次滴加氧化镁溶液与三氧化铬溶液，持续搅拌后得到磷酸铬镁，所述磷酸铬镁中PO4‑3、Cr
+6
和Mg
+2
摩尔比应为1:(0.29～0.3):(0.85～0.9)；(3)用水将所述磷酸铬镁的固含量调整到39.5～40.5％，得到水溶性磷酸铬镁胶粘剂；(4)将石墨、金属氧化物、纳米稀土...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭文雅，李钢，李奎，季显坤，赵宇，扶宗礼，陈润拓，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：