一种宽温域镍铬-碳化铬基自润滑复合涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种宽温域镍铬

【技术实现步骤摘要】
wt.%、Cr3C2含量为75 wt.%。
[0011]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：先利用400~800目SiC砂纸打磨去除GH4169镍基高温合金基底表面氧化层及划痕，通过无水乙醇、丙酮溶液超声清洗去除基底表面磨屑；其次，利用喷砂设备对基底表面进行氧化铝喷砂处理；再利用压缩空气将其残留在表面的砂粒吹扫干净；最后，通过无水乙醇超声清洗基底样品，70~80℃干燥后即得；(2) 制备喷涂粉末原料：按重量百分比计，将2~10 wt.%的Ag粉、0~20 wt.%的Ni包MoS2粉及余量NiCr
‑
Cr3C2粉末机械混合均匀后，于75~85 ℃干燥1~2 h，即得喷涂粉末原料；(3) 制备镍铬
‑
碳化铬基自润滑复合涂层：利用计算机控制型爆炸喷涂设备和六轴机械手配合，将不同配比的所述喷涂粉末原料在所述步骤(1)所得的GH4169镍基高温合金基底表面进行沉积，沉积厚度为150~400 μm。
[0012]所述步骤(1)中喷砂处理条件是指喷砂压力为0.40~0.65 MPa，喷砂角度为20
°
~80
°
，喷砂距离为40~70 mm，氧化铝砂的粒径为24目。
[0013]所述步骤(3)中爆炸喷涂的条件是指燃气为乙炔和丙烷的混合气体，氧气为助燃气体，气体填枪体积为40%~60%，氧燃比为1.02：1，喷涂频率为3~5 Hz，喷涂距离为130~180 mm，喷涂角度为90
°
，喷涂速度为50~70 mm/s。
[0014]所述步骤(3)中六轴机械手控制喷枪以“弓”字型路径进行平面喷涂，相邻喷涂路径步距为10~15 mm。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术利用爆炸喷涂涂层制备技术在GH4169镍基高温合金基底表面制备以镍铬
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碳化铬为基体、银和镍包二硫化钼为润滑相的镍铬
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碳化铬基自润滑复合涂层材料，利用Ag和镍包二硫化钼固体润滑剂的协同润滑作用，有效改善了镍铬
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碳化铬基体在宽温域内的摩擦学性能。
[0016]2、与现有镍铬
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碳化铬基自润滑复合涂层相比，本专利技术所述的镍铬
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碳化铬基自润滑复合涂层中银和镍包二硫化钼固体润滑剂与涂层基体具有良好的界面结合，涂层结构致密。
[0017]3、本专利技术所述涂层通过计算机控制型爆炸喷涂设备结合六轴机械手制备，涂层喷涂工艺可控，设备操作简单方便，其对涂层和基底的热影响小，可有效减少涂层制备过程中碳化铬硬质相的高温脱碳与润滑相的氧化、分解，涂层均匀性与可控性良好。
[0018]4、本专利技术所述的宽温域镍铬
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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。
附图说明
[0019]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0020]图1为本专利技术爆炸喷涂镍铬
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碳化铬
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Ag
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MoS2自润滑复合涂层截面背散射电子
（BSE）图。
[0021]图2 为本专利技术所述镍铬
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碳化铬
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Ag
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MoS2涂层在宽温域内的摩擦系数曲线（左）及磨损率（右）。
具体实施方式
[0022]一种宽温域镍铬
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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
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Cr3C2粉沉积在GH4169镍基高温合金基底上，形成由高硬度、耐磨损的镍铬
‑
碳化铬（NiCr
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Cr3C2）构成的基体相、银（Ag）/镍包二硫化钼（Ni包MoS2）构成的润滑相组成的涂层。
[0023]其中：Ag粉为纯度≥99.5%且粒径＜50 μm的雾化Ag粉。
[0024]Ni包MoS2粉的粒径＜50 μm，且Ni含量为75 wt.%、MoS2含量为25 wt.%。
[0025]NiCr
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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25 wt.%、Cr3C2含量为75 wt.%。
[0026]该宽温域镍铬
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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：先利用400~800目SiC砂纸打磨去除GH4169镍基高温合金基底表面氧化层及划痕，通过无水乙醇、丙酮溶液超声清洗去除基底表面磨屑；其次，利用喷砂设备对基底表面进行氧化铝（粒径为24目）喷砂处理，喷砂压力为0.40~0.65 MPa，喷砂角度为20
°
~80
°
，喷砂距离为40~70 mm；再利用压缩空气将其残留在表面的砂粒吹扫干净；最后，通过无水乙醇超声清洗基底样品，70~80 ℃干燥后即得。
[0027](2) 制备喷涂粉末原料：按重量百分比计，将2~10 wt.%的Ag粉、0~20 wt.%的Ni包MoS2粉及余量NiCr
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Cr3C2粉末机械混合均匀后，于75~85 ℃干燥1~2 h，即得喷涂粉末原料。
[0028](3) 制备镍铬
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碳化铬基自润滑复合涂层：利用计算机控制型爆炸喷涂设备和六轴机械手配合，将不同配比的喷涂粉末原料在步骤(1)所得的GH4169镍基高温合金基底表面进行沉积，沉积厚度为150~400 μm。
[0029]其中：爆炸喷涂的条件是指燃气为乙炔和丙烷的混合气体，氧气为助燃气体，气体填枪体积为40%~60%，氧燃比为1.02：1，喷涂频率为3~5 Hz，喷涂距离为130~180 mm，喷涂角度为90
°
，喷涂速度为50~70 mm/s。
[0030]六轴机械手控制喷枪以“弓”字型路径进行平面喷涂，相邻喷涂路径步距为10~15 mm。
[0031]实施例1 一种宽温域镍铬
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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：先利用400目SiC砂纸打磨去除GH4169镍基高温合金基底表面氧化层及划痕，通过无水乙醇、丙酮溶液超声清洗去除基底表面磨屑；其次，利用喷砂设备对基底表面进行氧化铝（粒径为24目）喷砂处理，喷砂压力为0.50 MPa，喷砂角度为20
°
~40
°
，喷砂距离为40~50 mm；再利用压缩空气将其残留在表面的砂粒吹扫干净；最后，通过无水乙醇超声清洗基底样品，75℃干燥后即得。
[0032](2) 制备喷涂粉末原料：
将10 g Ag粉及90 g NiCr
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Cr3C2粉末机械混合均匀后，于80本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽温域镍铬
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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。2.如权利要求1所述的一种宽温域镍铬
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碳化铬基自润滑复合涂层，其特征在于：所述Ag粉为纯度≥99.5%且粒径＜50 μm的雾化Ag粉。3.如权利要求1所述的一种宽温域镍铬
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碳化铬基自润滑复合涂层，其特征在于：所述Ni包MoS2粉的粒径＜50 μm，且Ni含量为75 wt.%、MoS2含量为25 wt.%。4.如权利要求1所述的一种宽温域镍铬
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碳化铬基自润滑复合涂层，其特征在于：所述NiCr
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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25 wt.%、Cr3C2含量为75 wt.%。5.如权利要求1所述的一种宽温域镍铬
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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：先利用400~800目SiC砂纸打磨去除GH4169镍基高温合金基底表面氧化层及划痕，通过无水乙醇、丙酮溶液超声清洗去除基底表面磨屑；其次，利用喷砂设备对基底表面进行氧化铝喷砂处理；再利用压缩空气将其残留在表面的砂粒吹扫干净；最后，通过无水乙醇超声清洗基底样品，70~80℃干...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，陈文元，刘维民，程军，朱圣宇，谈辉，陈娇，孙奇春，陈娟娟，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：