一种自润滑陶瓷基复合涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自润滑陶瓷基复合涂层的制备方法，包括：步骤一：金属基材进行喷砂处理，使其表面粗糙化，在丙酮中超声清洗约20min；步骤二：在金属基材表面先喷涂一层NiCrAlY过渡层，随后喷涂陶瓷涂层；步骤三：对8YSZ涂层磨抛处理，采用激光表面织构技术对磨抛的陶瓷涂层表面进行织构化处理，制备多孔结构；步骤四：将一定比例的全氟聚醚(PFPE)润滑油分散到环氧树脂中，然后将其涂抹到织构化处理的陶瓷涂层表面；步骤五：对上述步骤四制备的试样进行磨抛处理，去除涂层表面粘附的多于的树脂，最终获得具有自润滑特性的陶瓷基(8YSZ)复合涂层。该发明专利技术的技术效果为展现出优异的摩擦学性能，有效延长了陶瓷涂层的服役寿命。命。命。

【技术实现步骤摘要】
一种自润滑陶瓷基复合涂层的制备方法


[0001]本专利技术涉及材料表面改性
，具体为一种自润滑陶瓷基复合涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]材料综合性能要求的不断提高和相关部件所处工况环境的不断恶化，导致金属材料的严重磨损和装备过早失效，而关键部位机械零件的失效会造成灾难性的后果，因此极端工况下运动部件的润滑和耐磨问题已成为影响机械系统可靠性和寿命的瓶颈。目前，大量的先进技术装备对高精度、高效率、高可靠、长寿命等性能要求的大幅提升，对突破原有性能极限的自润滑耐磨材料及制备技术的需求十分迫切，对性能优异的特种润滑耐磨材料的研究也越来越重视。陶瓷作为机械零部件的保护性涂层受到越来越多人的关注，但是陶瓷涂层固有的脆性以及不具备润滑性严重制约了该涂层在摩擦零部件上的广泛应用。
[0003]在各类陶瓷涂层的制备技术中，等离子喷涂(APS)工艺射流中心温度高达10000℃以上，可以熔化所有具有物理熔点的材料，在喷涂陶瓷涂层方面具有突出的优越性。但是陶瓷涂层的摩擦因数高，很难做到无油润滑的程度。要降低陶瓷涂层的摩擦因数，实现摩擦副之间的有效润滑，就必须使其在摩擦表面形成稳定有效的低剪切强度的润滑膜。
[0004]因此，将润滑剂引入到陶瓷涂层中，制备一种具有优异摩擦学性能的自润滑陶瓷复合涂层，这将会在改善热喷涂陶瓷涂层摩擦学领域具有非常重要的工程应用价值和创新意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种自润滑陶瓷基复合涂层的制备方法，以实现上述
技术介绍
中提出的技术效果。r/>[0006]为实现上述目的，专利技术提供如下技术方案：一种自润滑陶瓷基复合涂层的制备方法，具体包括以下步骤：
[0007]步骤一：金属基材进行喷砂处理，使其表面粗糙化，在丙酮中超声清洗约20min，去除喷砂过程中残留的细沙粒、油脂以及其它杂质；
[0008]步骤二：在金属基材表面先喷涂一层厚度为70～90μm的NiCrAlY过渡层，随后喷涂陶瓷涂层，其厚度控制在250～300μm；
[0009]步骤三：对8YSZ涂层磨抛处理，采用激光表面织构技术对磨抛的陶瓷涂层表面进行织构化处理，制备多孔结构，获得陶瓷基(8YSZ)涂层；
[0010]步骤四：将一定比例的全氟聚醚(PFPE)润滑油分散到环氧树脂中，机械搅拌均匀，然后将其涂抹到织构化处理的陶瓷涂层表面；
[0011]步骤五：对上述步骤四制备的试样进行磨抛处理，去除涂层表面粘附的多于的树脂，最终获得具有自润滑特性的陶瓷基(8YSZ)复合涂层。
[0012]优选的，步骤三中所述激光表面织构技术在磨抛后的陶瓷涂层表面制备特定的多
孔结构，且其织构化处理的形状、大小、密度可控。
[0013]优选的，所述金属基材表面粗糙化处理的粗糙度Ra为1.41～1.43μm。
[0014]与现有技术相比，专利技术的有益效果是：该自润滑陶瓷基复合涂层的制备方法，将PFPE润滑油分散到环氧树脂中后再引入陶瓷涂层中，树脂对润滑油起到固定和保护作用，减少了PFPE润滑油在使用过程中的挥发和流失等，所专利技术的自润滑陶瓷基复合涂层展现出优异的摩擦学性能，有效延长了陶瓷涂层的服役寿命。
附图说明
[0015]图1为为引入PFPE后织构化陶瓷涂层表面(a)和断面(b)的SEM形貌图；
[0016]图2为复合涂层的摩擦因数曲线(a)和磨损率(b)示意图；
[0017]图3为引入润滑剂前(a)后(b)涂层磨损表面的SEM形貌图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
[0019]实施例一，
[0020]一种自润滑陶瓷基复合涂层的制备方法，具体包括以下步骤：
[0021]步骤一：金属基材进行喷砂处理，使其表面粗糙化，在丙酮中超声清洗约20min，去除喷砂过程中残留的细沙粒、油脂以及其它杂质；
[0022]步骤二：在金属基材表面先喷涂一层厚度为70～90μm的NiCrAlY过渡层，随后喷涂陶瓷涂层，其厚度控制在250～300μm；
[0023]步骤三：对8YSZ涂层磨抛处理，采用激光表面织构技术对磨抛的陶瓷涂层表面进行织构化处理，制备多孔结构，获得陶瓷基(8YSZ)涂层；
[0024]本实施例中，步骤三中所述激光表面织构技术在磨抛后的陶瓷涂层表面制备特定的多孔结构，且其织构化处理的形状、大小、密度可控。
[0025]本实施例中，所述金属基材表面粗糙化处理的粗糙度Ra为1.41～1.43μm。
[0026]实施例二，
[0027]一种自润滑陶瓷基复合涂层的制备方法，具体包括以下步骤：
[0028]步骤一：金属基材进行喷砂处理，使其表面粗糙化，在丙酮中超声清洗约20min，去除喷砂过程中残留的细沙粒、油脂以及其它杂质；
[0029]步骤二：在金属基材表面先喷涂一层厚度为70～90μm的NiCrAlY过渡层，随后喷涂陶瓷涂层，其厚度控制在250～300μm，获得陶瓷基(8YSZ)涂层；
[0030]步骤三：对8YSZ涂层磨抛处理，采用激光表面织构技术对磨抛的陶瓷涂层表面进行织构化处理，制备多孔结构；
[0031]步骤四：将一定比例的全氟聚醚(PFPE)润滑油分散到环氧树脂中，机械搅拌均匀，然后将其涂抹到织构化处理的陶瓷涂层表面；
[0032]步骤五：对上述步骤四制备的试样进行磨抛处理，去除涂层表面粘附的多于的树
脂，最终获得具有自润滑特性的陶瓷基(8YSZ)复合涂层。
[0033]本实施例中，步骤三中所述激光表面织构技术在磨抛后的陶瓷涂层表面制备特定的多孔结构，且其织构化处理的形状、大小、密度可控。
[0034]本实施例中，所述金属基材表面粗糙化处理的粗糙度Ra为1.41～1.43μm。
[0035]采用CSM往复式球盘摩擦试验机对所制备涂层的摩擦学性能进行测试分析。所有的测试均在室温下完成(温度25
±
5℃，湿度30
±
5％)，测试速度、振幅和滑动距离分别是10cm
·
s
‑1，2.5mm和400m，载荷为10N，对偶球采用直径为6mm的Al2O3陶瓷球，涂层的磨损体积由非接触式三维轮廓仪测得；测试结果见表1。
[0036]表1.陶瓷基涂层在室温条件下的摩擦磨损性能
[0037][0038]陶瓷基复合涂层的性能测试：
[0039]8YSZ涂层表面织构的凹坑被PFPE润滑油分散的树脂完全填充图1(a)，在填充的PFPE分散的树脂中也发现了气孔，这是PFPE润滑油聚集的地方，暴露在空气中的PFPE易挥发或者在抛光、清洗过程中被清除，留下了部分可见的气孔，但整个涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自润滑陶瓷基复合涂层的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤一：金属基材进行喷砂处理，使其表面粗糙化，在丙酮中超声清洗约20min，去除喷砂过程中残留的细沙粒、油脂以及其它杂质；步骤二：在金属基材表面先喷涂一层厚度为70～90μm的NiCrAlY过渡层，随后喷涂陶瓷涂层，其厚度控制在250～300μm；步骤三：对8YSZ涂层磨抛处理，采用激光表面织构技术对磨抛的陶瓷涂层表面进行织构化处理，制备多孔结构，获得陶瓷基(8YSZ)涂层；步骤四：将一定比例的全氟聚醚(PFPE)润滑油分散到环氧树...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓雯，张传运，张静静，鲍京扬，耿昕，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：