一种高性能复合涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种高性能复合涂层及其制备方法和应用，属于复合涂层材料领域。本发明专利技术提供的高性能复合涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)将Cu粉、Ti3AlC2粉、有机胶、分散剂和水进行球磨，得到混合浆料；(2)将所述步骤(1)得到的混合浆料进行喷雾造粒后烧结，得到复合粉末；(3)将所述步骤(2)得到的复合粉末在基体材料上进行喷涂，得到高性能复合涂层。本发明专利技术提供的高性能复合涂层具有良好的力学性能、导电性和耐磨性能，满足精密导电滑环的表面涂层高性能的要求。性能的要求。性能的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能复合涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及复合涂层材料领域，尤其涉及一种高性能复合涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着先进尖端设备、自动化设备和航天航空等国防军工装备制造技术的迅速发展，对精密装备导电滑环的需求量越来越大。由于精密装备导电滑环长期在恶劣的自然环境中，如高电压、高电流、高速度及高载荷的严苛工况下运行，极易造成机械磨损、电弧烧蚀、化学磨损等损伤，使其可靠性和使用寿命大大降低。并且，随着科学技术的迅猛发展与工业的飞速进步，精密装备导电滑环的电能传输密度大幅度提高，相对运动速度不断加快，承受的载荷不断增大，对精密导电滑环的表面涂层的性能要求也越来越高。
[0003]因此，提供一种力学性能好，同时具备优异导电性和耐磨性的高性能复合涂层，以使精密导电滑环在严峻的工况下能够长时间使用成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高性能复合涂层及其制备方法和应用。本专利技术提供的高性能复合涂层具有良好的力学性能、导电性和耐磨性能，满足精密导电滑环表面涂层高性能的要求。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种高性能复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将Cu粉、Ti3AlC2粉、有机胶、分散剂和水进行球磨，得到混合浆料；
[0008](2)将所述步骤(1)得到的混合浆料进行喷雾造粒后烧结，得到复合粉末；
[0009](3)将所述步骤(2)得到的复合粉末在基体材料上进行喷涂，得到高性能复合涂层。
[0010]优选地，所述步骤(1)中Cu粉和Ti3AlC2粉的体积比为(55～65)：(35～45)。
[0011]优选地，所述步骤(1)中Cu粉和Ti3AlC2粉的粒径独立地为2～8μm。
[0012]优选地，所述步骤(1)中有机胶的添加量为Cu粉和Ti3AlC2粉总质量的1～3％。
[0013]优选地，所述步骤(1)中分散剂的添加量为Cu粉和Ti3AlC2粉总质量的0.2～0.8％。
[0014]优选地，所述步骤(2)中烧结的温度为500～950℃，烧结的时间为1～4h。
[0015]优选地，所述步骤(2)中复合粉末的粒径为15～45μm。
[0016]优选地，所述步骤(3)中喷涂的温度为600～800℃，喷涂的压力为5～6MPa。
[0017]本专利技术还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的高性能复合涂层。
[0018]本专利技术还提供了上述技术方案所述高性能复合涂层在精密装备导电滑环中的应用。
[0019]本专利技术提供了一种高性能复合涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)将Cu粉、Ti3AlC2粉、有机胶、分散剂和水进行球磨，得到混合浆料；(2)将所述步骤(1)得到的混合浆
料进行喷雾造粒后烧结，得到复合粉末；(3)将所述步骤(2)得到的复合粉末在基体材料上进行喷涂，得到高性能复合涂层。本专利技术采用喷雾造粒制备出球形Cu
‑
Ti3AlC2复合粉末，并通过烧结将Cu
‑
Ti3AlC2复合粉末定型，提高复合粉末的流动性，利于后续复合粉末的喷涂均匀性；通过将Cu粉和Ti3AlC2粉进行复合，并采用喷涂的工艺，使得粉末沉积过程中单个团聚粉末间较少发生陶瓷颗粒碰撞反弹，粉末内部陶瓷颗粒易发生颗粒碰撞破碎，从而形成较高陶瓷含量的金属陶瓷复合沉积涂层，粉末中的陶瓷颗粒间发生剧烈碰撞破碎后被团聚结构的Cu颗粒粘结，后续沉积颗粒高速撞击表面使沉积颗粒进一步锤击夯实，从而达到颗粒间结合致密的效果，提高涂层的结合力和耐磨性，同时由于金属Cu的存在提高了涂层的导电性。实验结果表明，本专利技术提供的高性能复合涂层的制备方法制备出的高性能复合涂层硬度为231.5～397.1HV；结合强度为10～50MPa；干磨条件下摩擦系数为0.506～0.606，体积磨损量为10.6～22.8
×
10
‑3mm3，磨痕深度为10.17～15.14μm；2A载流摩擦条件下摩擦系数为0.487～0.548，体积磨损量为6.9～13.7
×
10
‑3mm3，磨痕深度为6.59～11.64μm，具有良好的力学性能、导电性和耐磨性能。
附图说明
[0020]图1为本专利技术原料Cu粉的扫描电镜图；
[0021]图2为本专利技术原料Ti3AlC2粉的扫描电镜图；
[0022]图3为本专利技术实施例1制备出的复合粉末的扫描电镜图；
[0023]图4为本专利技术实施例1制备出的复合粉末的粒径分布图；
[0024]图5为本专利技术实施例1制备出的复合粉末的截面扫描电镜图；
[0025]图6为本专利技术实施例1中基体材料喷砂后的表面三维轮廓图；
[0026]图7为本专利技术实施例1中基体材料喷砂表面的参数图；
[0027]图8为本专利技术复合粉末的单个沉积过程示意图；
[0028]图9和图10为本专利技术实施例2复合粉末在基体上沉积的表面扫描电镜图；
[0029]图11和图12为本专利技术实施例3复合粉末在基体上沉积的表面扫描电镜图；
[0030]图13为本专利技术实施例2复合粉末在基体上沉积的截面扫描电镜图；
[0031]图14为本专利技术实施例3复合粉末在基体上沉积的截面扫描电镜图；
[0032]图15为本专利技术实施例1高性能复合涂层的抛光表面扫描电镜图；
[0033]图16为本专利技术实施例2高性能复合涂层的抛光表面扫描电镜图；
[0034]图17为本专利技术实施例3高性能复合涂层的抛光表面扫描电镜图；
[0035]图18为本专利技术实施例1高性能复合涂层的涂层与基体结合界面的抛光横截面扫描电镜图；
[0036]图19为本专利技术实施例2高性能复合涂层的涂层与基体结合界面的抛光横截面扫描电镜图；
[0037]图20为本专利技术实施例3高性能复合涂层的涂层与基体结合界面的抛光横截面扫描电镜图；
[0038]图21为本专利技术实施例1高性能复合涂层的涂层与基体结合界面的抛光横截面EDS能谱图；
[0039]图22为本专利技术实施例2高性能复合涂层的涂层与基体结合界面的抛光横截面EDS
能谱图；
[0040]图23为本专利技术实施例3高性能复合涂层的涂层与基体结合界面的抛光横截面EDS能谱图；
[0041]图24为本专利技术实施例1～3高性能复合涂层的XRD衍射图；
[0042]图25为高性能复合涂层结合强度测试后的基体断口面宏观形貌图；
[0043]图26为高性能复合涂层结合强度测试后的涂层断口面宏观形貌图；
[0044]图27和图28为实施例2制备的高性能复合涂层的基体断口面的扫描电镜图；
[0045]图29和图30为实施例3制备的高性能复合涂层的基体断口面的扫描电镜图；
[0046]图31和图32为实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能复合涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)将Cu粉、Ti3AlC2粉、有机胶、分散剂和水进行球磨，得到混合浆料；(2)将所述步骤(1)得到的混合浆料进行喷雾造粒后烧结，得到复合粉末；(3)将所述步骤(2)得到的复合粉末在基体材料上进行喷涂，得到高性能复合涂层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中Cu粉和Ti3AlC2粉的体积比为(55～65)：(35～45)。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中Cu粉和Ti3AlC2粉的粒径独立地为2～8μm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中有机胶的添加量为Cu粉和Ti3AlC2...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟玲，王海斗，邢志国，马国政，刘明，董丽虹，李鹏，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院，
类型：发明
国别省市：