本发明专利技术提供了一种宽温域润滑和防护涂料及其制备方法和应用、宽温域润滑和防护涂层，属于防护涂层领域。包括以下质量份数的原料：硅基聚合物陶瓷前驱体5.0～15.0份，二硫化钼10.0～30.0份，石墨2.0～8.0份，MXene 2.0～8.0份，无机含氧酸盐1.0～5.0份，高熵陶瓷1.0～5.0份，硼化锆1.0～5.0份，碳化硼1.0～5.0份，三氧化二铝1.0～5.0份，分散介质40.0～60.0份和助剂1.0～5.0份。利用所述宽温域润滑和防护涂料制得的宽温域润滑和防护涂层使用时，不仅在宽温度范围内均具有较低摩擦系数和磨损率，而且还具有优异的耐温、耐磨性能、与基底良好的附着力等优势。
1、近年来，随着高端装备的飞速发展，空气箔片轴承、燃气轮机密封、低散热柴油机活塞环和气缸壁、大推力轴承组件等涉及极端工况装备的精密基础零部件的摩擦磨损特性对系统可靠性与工作寿命具有极大的影响，尤其是高温环境和宽温度范围变化过程中如何确保高端装备的正常运行一直是棘手的问题，也是目前制约高端
关键装备发展的瓶颈之一。常规的润滑剂，如液体润滑剂、聚合物润滑剂及一些传统的固体润滑剂在高温下会因为氧化而失去润滑性能。为此这些高端装备的核心运动部件和技术的高性能、高效性和耐久性都依赖于宽温域固体润滑涂层材料。故而，制备一种在宽温域具有低摩擦磨损性能的固体润滑涂层材料显得尤为重要。
2、硅基陶瓷前驱体聚合物由于其独特的结构特性，在高温下可转化为sicno、sicn、sic、sinx或二氧化硅等陶瓷材料得到大力发展。与传统粘接型涂层的粘接剂相比，硅基陶瓷前驱体作为涂层的粘接剂具有与基底结合力强、耐温性能好、制备工艺简单、应力分布均匀等优势。目前，聚合物前驱体转化法在陶瓷基复合材料、多孔材料、功能陶瓷、保护涂层、胶粘剂等方面均已实现应用，有利地支撑了航空航天、微电子、信息存储等领域的发展。以聚合物前驱体作为粘接剂制备的耐高温润滑防护涂层在高温下具有较低的摩擦系数和磨损率。为满足现代工业的发展需求，迫切需要发展一种从低温到高温均具有低摩擦系数和磨损率的涂层材料。
>1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种宽温域润滑和防护涂料及其制备方法和应用、宽温域润滑和防护涂层。本专利技术提供的宽温域润滑和防护涂层在宽温域下具有较好的润滑、耐磨性能。2、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：
3、本专利技术提供了一种宽温域润滑和防护涂料，包括以下质量份数的原料：
4、前驱体粘接剂5.0～15.0份，二硫化钼10.0～30.0份，石墨2.0～8.0份，mxene2.0～8.0份，无机含氧酸盐1.0～5.0份，高熵陶瓷1.0～5.0份，硼化锆1.0～5.0份，碳化硼1.0～5.0份，三氧化二铝1.0～5.0份，分散介质40.0～60.0份和助剂1.0～5.0份；所述前驱体粘接剂包括硅基聚合物陶瓷前驱体。
5、优选地，所述硅基聚合物陶瓷前驱体包括聚硅烷、聚甲基硅烷、聚碳硅烷、氢化聚碳硅烷、烯丙基氢化聚碳硅烷、聚锆碳硅烷、聚硅氧烷、聚甲基硅氧烷、聚硅氮烷、聚脲硅氮烷和聚硼硅氮烷中的一种或多种。
6、优选地，所述无机含氧酸盐包括钼酸盐、铬酸盐、硫酸盐和钨酸盐中的一种或多种。
7、优选地，所述钼酸盐包括钼酸银、钼酸钡、钼酸钙、钼酸铅和钼酸镍中的一种或多种；所述铬酸盐包括铬酸钡；所述硫酸盐包括硫酸锶和/或硫酸钙；所述钨酸盐包括钨酸钠。
8、优选地，所述高熵陶瓷包括(cocumgnizn)o、(tizrnbtamo)c、(vnbtamow)c、(crnbsitizr)c、(crtanbmov)n和(alcrnbsitimo)n中的一种或多种。
9、优选地，所述二硫化钼的粒径为1～10μm；所述石墨的粒径为1～10μm；所述高熵陶瓷的粒径小于10μm；所述硼化锆的粒径为1～20μm；所述碳化硼的粒径为1～20μm；所述三氧化二铝的粒径为1～10μm。
10、优选地，所述助剂包括润湿分散剂、消泡剂、流平剂和防沉剂；所述润湿分散剂、消泡剂、流平剂和防沉剂的质量比为(0.9～1.1)：(1.0～1.2)：(0.8～1.0)：(0～0.8)。
11、本专利技术还提供了上述技术方案所述的宽温域润滑和防护涂料的制备方法，包括以下步骤：
12、将二硫化钼、无机含氧酸盐、石墨、mxene、高熵陶瓷、硼化锆、碳化硼和三氧化二铝进行第一混合后，与第一分散介质混合，得到第一混合浆料；
13、将前驱体粘接剂和第二分散介质进行第二混合，得到前驱体粘接剂溶液；
14、将所述第一混合浆料、前驱体粘接剂溶液、助剂和第三分散介质进行第三混合，得到所述宽温域润滑和防护涂料；所述第一分散介质、第二分散介质和第三分散介质的质量总和为所述分散介质的质量。
15、本专利技术还提供了上述技术方案所述的宽温域润滑和防护涂料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的宽温域润滑和防护涂料在制备宽温域润滑和防护涂层中的应用。
16、一种宽温域润滑和防护涂层，由包括以下步骤的方法制得：
17、将上述技术方案所述的宽温域润滑和防护涂料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的宽温域润滑和防护涂料喷涂在金属基底的表面后，依次进行热固化和特殊气氛下陶瓷化处理，得到所述宽温域润滑和防护涂层；
18、所述特殊气氛包括氨气、氮气或氩气。
19、本专利技术提供了一种宽温域润滑和防护涂料，包括以下质量份数的原料：前驱体粘接剂5.0～15.0份，二硫化钼10.0～30.0份，石墨2.0～8.0份，mxene2.0～8.0份，无机含氧酸盐1.0～5.0份，高熵陶瓷1.0～5.0份，硼化锆1.0～5.0份，碳化硼1.0～5.0份，三氧化二铝1.0～5.0份，分散介质40.0～60.0份和助剂1.0～5.0份；所述前驱体粘接剂包括硅基聚合物陶瓷前驱体。
20、本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
21、本专利技术中，所述硅基聚合物陶瓷前驱体为粘接剂，其本身不仅具有良好的可加工性及热解形成的无机陶瓷的耐高温特性，还可赋予涂层优异的耐磨性以及与金属基底良好的结合能力；所述二硫化钼可以提高宽温域润滑和防护涂层在中低温润(室温～300℃)滑耐磨性能；所述石墨可以有效改善宽温域润滑和防护涂层在中高温(300～500℃)减摩和抗磨性能；所述mxene具有良好的机械和摩擦学特性；所述无机含氧酸盐在高温(500～800℃)时可在磨损表面形成连续的润滑膜，进而减小配副材料的摩擦系数和磨损率；所述高熵陶瓷具有高温稳定性、优异的力学性能、良好的耐磨耐蚀性和韧性；所述碳化硼和硼化锆可弥补前驱体粘接剂的热损失，通过摩擦过程中的高温氧化反应增加涂层质量，提高涂层致密性，其氧化产物为具有高温润滑性能的三氧化二硼和具有耐磨性能的二氧化锆；所述三氧化二铝可赋予涂层优异的抗腐蚀和耐磨性能，还可弥补前驱体聚合物在特殊气氛下向无机陶瓷转化时体积收缩造成的缺陷；所述助剂保证了宽温域润滑和防护涂料不易沉降，二硫化钼、石墨、mxene、无机含氧酸、高熵陶瓷、硼化锆、碳化硼、三氧化二铝等填料在体系中均匀分散、在基材表面浸润流平性好；本专利技术形成的涂层致密，无气泡、无结瘤等缺陷。
22、本专利技术还提供了一种宽温域润滑和防护涂层，作为极端苛刻工况下高端装备的润滑涂层使用时，不仅在宽温度范围内均具有较低摩擦系数和磨损率，而且还具有优异的耐温、耐磨性能、与基底附着力良好等优势。
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【技术保护点】
1.一种宽温域润滑和防护涂料，其特征在于，包括以下质量份数的原料：
2.根据权利要求1所述的宽温域润滑和防护涂料，其特征在于，所述硅基聚合物陶瓷前驱体包括聚硅烷、聚甲基硅烷、聚碳硅烷、氢化聚碳硅烷、烯丙基氢化聚碳硅烷、聚锆碳硅烷、聚硅氧烷、聚甲基硅氧烷、聚硅氮烷、聚脲硅氮烷和聚硼硅氮烷中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的宽温域润滑和防护涂料，其特征在于，所述无机含氧酸盐包括钼酸盐、铬酸盐、硫酸盐和钨酸盐中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的宽温域润滑和防护涂料，其特征在于，所述钼酸盐包括钼酸银、钼酸钡、钼酸钙、钼酸铅和钼酸镍中的一种或多种；所述铬酸盐包括铬酸钡；所述硫酸盐包括硫酸锶和/或硫酸钙；所述钨酸盐包括钨酸钠。
5.根据权利要求1所述的宽温域润滑和防护涂料，其特征在于，所述高熵陶瓷包括(CoCuMgNiZn)O、(TiZrNbTaMo)C、(VNbTaMoW)C、(CrNbSiTiZr)C、(CrTaNbMoV)N和(AlCrNbSiTiMo)N中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的宽温域润滑和防护涂料，其特征在于，所述二硫化钼的粒径为1～10μm；所述石墨的粒径为1～10μm；所述高熵陶瓷的粒径小于10μm；所述硼化锆的粒径为1～20μm；所述碳化硼的粒径为1～20μm；所述三氧化二铝的粒径为1～10μm。
7.根据权利要求1所述的宽温域润滑和防护涂料，其特征在于，所述助剂包括润湿分散剂、消泡剂、流平剂和防沉剂；所述润湿分散剂、消泡剂、流平剂和防沉剂的质量比为(0.9～1.1)：(1.0～1.2)：(0.8～1.0)：(0～0.8)。
8.权利要求1～7任一项所述的宽温域润滑和防护涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.权利要求1～7任一项所述的宽温域润滑和防护涂料或权利要求8所述的制备方法制备得到的宽温域润滑和防护涂料在制备宽温域润滑和防护涂层中的应用。
10.一种宽温域润滑和防护涂层，其特征在于，由包括以下步骤的方法制得：
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【技术特征摘要】
1.一种宽温域润滑和防护涂料，其特征在于，包括以下质量份数的原料：
2.根据权利要求1所述的宽温域润滑和防护涂料，其特征在于，所述硅基聚合物陶瓷前驱体包括聚硅烷、聚甲基硅烷、聚碳硅烷、氢化聚碳硅烷、烯丙基氢化聚碳硅烷、聚锆碳硅烷、聚硅氧烷、聚甲基硅氧烷、聚硅氮烷、聚脲硅氮烷和聚硼硅氮烷中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的宽温域润滑和防护涂料，其特征在于，所述无机含氧酸盐包括钼酸盐、铬酸盐、硫酸盐和钨酸盐中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的宽温域润滑和防护涂料，其特征在于，所述钼酸盐包括钼酸银、钼酸钡、钼酸钙、钼酸铅和钼酸镍中的一种或多种；所述铬酸盐包括铬酸钡；所述硫酸盐包括硫酸锶和/或硫酸钙；所述钨酸盐包括钨酸钠。
5.根据权利要求1所述的宽温域润滑和防护涂料，其特征在于，所述高熵陶瓷包括(cocumgnizn)o、(tizrnbtamo)c、(vnbtamow)c、(crnbsitizr)c、(crtanbmov)n和(a...
【专利技术属性】
技术研发人员：周峰，于波，李谋吉，于强亮，李斌，吴杨，王行伟，赵辰，
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：
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