本发明专利技术涉及一种固体自润滑高温耐磨粉末组合物及其复合涂层的制备方法。按质量百分比，该粉末组合物的成分包括：镍14%～17.5%，铬3%～3.5%，碳化铬49%～52.5%和表面包覆镍-磷合金的二硫化钨25%～30%；采用激光熔覆技术将该粉末组合物制备成固体自润滑高温耐磨复合涂层。本发明专利技术以NiCr-Cr3C2复合粉末为金属基体，复合涂层由陶瓷耐磨相和金属增韧相组成，WS2为固体润滑相，并在WS2粉末颗粒表面采用化学镀的方法包覆一层微米级Ni-P合金，增加WS2的热稳定性和化学稳定性，能有效抑制WS2在激光熔覆过程中的分解与蒸发，增加其与金属基体的相容性，该复合材料涂层具有高温自润滑耐磨的特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种合金粉沫组合物及其应用，特别涉及一种适用于采用激光熔覆技术制备固体润滑高温耐磨复合涂层的粉末组合物及其制备方法。
技术介绍
在航空、航天、核能、军工等尖端
，存在着大量在高真空度、高温、高速、重载等苛刻工况环境下运行的摩擦运动副零部件，如高温绝热发动机轴承、活塞环、缸套、核阀、汽轮机叶片等，普通的润滑油脂已不能完全满足使用要求，在运动部件表面制备出一种高效、环保的耐磨减摩自润滑涂层是解决上述问题的有效途径之一。固体润滑主要是指用沉积、镀、喷涂等方法将固体润滑剂结合在摩擦表面上形成固体润滑膜，摩擦时在对偶件表面形成转移膜，使摩擦发生在润滑剂内部，由于润滑 剂的剪切强度比较低，从而减小摩擦，降低磨损。固体润滑材料的耐磨性，取决于材料的物理和力学等性能，同时取决于转移膜的生成速度及其在材料表面牢固粘着程度。固体润滑膜在磨损过程中会不断磨损，但是固体润滑剂作为供给源会不断提供固体润滑，这些功能因不同的固体润滑剂和不同的制备方法而异。常见的固体润滑剂有石墨、软金属(Au、Ag、Pb等)、层状固体硫化物(MoS2、WS2)、氟化物(CaF2、BaF2等)及高分子聚合物等。其中MoS2和WS2是应用最为广泛的固体润滑剂，MoS2和WS2具有层状结构，其晶体为六方晶系，由于其层与层之间的范德华力较小，故剪切强度较低，因而拥有较低的摩擦系数，可起到很好的减摩作用。激光熔覆技术是一种涉及物理、冶金、材料学等领域的先进的、具有广阔应用前景的表面改性技术，在现代化工业中不断显示强大的经济效益和社会效益，引起学术界、工业界的极大重视。激光熔覆具有以下独特的性能特点(1)制备的涂层微观组织致密、晶粒细小、热影响区小，具有典型的快速凝固非平衡组织特征；(2)涂层与基体间为高强度冶金结合；(3)激光熔覆在大气下进行，激光束能量集中，热影响区小，可以方便地对工件的任意部位进行局部熔覆处理。在本专利技术作出之前，中国专利技术专利(CN102363853A)提供了一种固体润滑复合材料，包括15wt% 30wt%的镍铬合金；40wt% 60wt%的碳化铬；10wt% 20wt%的二硫化钨；10wt% 20wt%的氟化钙；它通过激光熔覆的方法在基体材料上形成固体润滑涂层；该技术方案在涂层的复合材料体系中加入二硫化钨作为固体润滑相，能有效减轻高温耐磨复合涂层自身及其对偶件的摩擦磨损，提高材料的高温耐磨寿命。然而必须指出，由于WS2与复合粉末中金属相的润湿性和亲和力不理想，且由于其熔点和氧化温度较低而在激光辐照下易发生氧化分解，生成WO3,从而降低所制备涂层的自润滑性能。化学镀是一种不使用电极，而依靠镀液中的还原剂使金属离子在待镀基体表面发生化学沉积的表面处理方法，其中发展得最为充分的是化学镀镍。与传统的电沉积工艺相t匕，化学镀镍方法具有三大优点首先，由于不存在电流在工件表面分布的“边角效应”等问题，因此获得的镀层薄厚均匀，受工件的表面形状影响较小；其次，经化学镀Ni后获得的镀层为非晶态的Ni合金，具有良好的耐蚀、耐磨性能，耐蚀性接近不锈钢，经过适当处理的镀层硬度可与电镀硬铬相媲美。将各种材质的镀件浸在60 95°C的次磷酸钠和硫酸镍的混合溶液中，镀层便可通过还原反应形成于低合金钢、铝合金、镁合金、铜合金以及塑料或者陶瓷材料的表面镀层中。P的存在是很重要的，因为化学镀后的镀件在经过一道特殊的热处理后，镀层的硬度有了显著提高，可达到1000HV。由于化学镀Ni-P镀层具有良好的抗磨损和耐腐蚀性能，因此，被广泛地运用于化学、机械和电子工业中。但是，在粉末表面采用化学镀形成Ni-P镀层，并将其应用于激光熔覆
，还未见报道。
技术实现思路
为了能有效改善航空航天、核能等领域的某些运动副零部件在高温等苛刻环境下的润滑条件，本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在激光辐照下能有效 降低固体润滑剂分解和蒸发的粉末组合物，以及用该粉末组合物制备具有硬度高、耐磨性能好，并能实现自润滑的复合涂层的方法。本专利技术的原理是对固体润滑颗粒WS2进行包覆处理，经化学镀在粉末表面包裹一层Ni-P合金，一方面降低其热吸收率，抑制固体润滑剂在激光辐照下发生氧化分解，增加其热稳定性和化学稳定性；另一方面，经由化学镀获得的镀层为非晶态的Ni-P合金，增强了粉末组合物中固体润滑颗粒WS2与其中金属相的润湿性和亲和力。与现有技术相比，本专利技术具有如下显著的进步 I、本专利技术采用能制备出组织致密、晶粒细小、孔隙少、涂层与基体结合强度高的激光熔覆制备方法，在不锈钢表面制备高温自润滑耐磨复合材料涂层，提高奥氏体不锈钢的高温耐磨减摩性能，拓宽奥氏体不锈钢(0Crl8Ni9)的应用领域，延长零部件的服役寿命，节约成本、保护环境。2、本专利技术以NiCr-Cr3C2复合粉末为金属基体和耐磨相，WS2为固体润滑相，为抑制WS2在激光熔覆过程中的分解和蒸发，采用化学镀的方法，在WS2粉末颗粒表面包覆一层微米级Ni-P合金，增加WS2的热稳定性和化学稳定性，能有效抑制WS2在激光熔覆过程中的分解和蒸发，增加其与金属基体的相容性，所制备复合材料涂层具有高温自润滑耐磨的特性。3、本专利技术以镍铬合金(NiCr)作为碳化铬(Cr3C2)陶瓷相的金属粘接剂，能提供优异的高温抗氧化性能以及比单一陶瓷材料高得多的强韧性。碳化铬(Cr3C2)作为硬质增强相，提供较高的高温硬度和耐磨性、优异的高温化学及组织稳定性。二硫化钨(WS2)作为润滑相有效地减轻高温耐磨复合涂层自身及其对偶件的摩擦磨损，大幅度提高摩擦运动副零部件的高温耐磨寿命。附图说明图I是本专利技术实施例提供的Ni-P包覆二硫化钨(WS2 (Ni-P))粉末的EDS能谱图； 图2是本专利技术实施例提供的WS2和WS2 (Ni-P)粉末的SEM对比 图3是本专利技术实施例提供的NiCr-Cr3C2/WS2和NiCr_Cr3C2/WS2 (Ni-P)涂层的显微硬度比较曲线 图4是本专利技术实施例提供的NiCr-Cr3C2/WS2和NiCr_Cr3C2/WS2 (Ni-P)涂层在不同温度下的摩擦系数比较曲线图；图5是本专利技术实施例提供的NiCr-Cr3C2/WS2和NiCr-Cr3C2/WS2 (Ni-P)涂层在不同温度下的磨损率比较曲线图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术技术方案作进一步的阐述。实施例一 对二硫化钨(WS2)粉末先进行酸洗、碱洗及活化等表面处理，再以硫酸镍(Ni2SO4WH2O)为主盐，次磷酸钠(NaH2PO2 · H2O)为还原剂，包括络合剂、催化剂、缓冲剂等，配置镀液，将二硫化钨(WS2)粉末至于镀液中，采用化学镀工艺，施镀温度为88 V,施镀时间为3小时，施镀时充分搅拌镀液，以保证颗粒分散，得到表面包覆Ni-P合金的二硫化钨，计作WS2(Ni-P)15参见附图1，它本实施例提供的表面包覆Ni-P合金的二硫化钨(WS2 (Ni-P))粉末 的EDS能谱图；在所取区域的Ni-P包覆层上进行能谱分析，并测出各元素含量，由图I可以证明，Ni-P合金已经镀在WS2表面；Ni-P合金中Ni含量约为88 wt. %，P含量约为12Wt. %。参见附图2，它本实施例提供的WS2和WS2(Ni-P)粉末的SEM对比图，Ca)图为WS2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种固体润滑高温耐磨粉末组合物，其特征在于，按质量百分比，所述粉末组合物的成分包括：14%～17.5%的镍，3%～3.5%的铬，49%～52.5%的碳化铬，25%～30%的表面包覆镍？磷合金的二硫化钨。
【技术特征摘要】
1.一种固体润滑高温耐磨粉末组合物，其特征在于，按质量百分比，所述粉末组合物的成分包括14% 17. 5%的镍，3% 3. 5%的铬，49% 52. 5%的碳化铬，25% 30%的表面包覆镍-磷合金的二硫化鹤。2.根据权利要求I所述的一种固体润滑高温耐磨粉末组合物，其特征在于，所述表面包覆镍-磷合金的二硫化钨的制备方法为将二硫化钨粉末置于镀液中，采用化学镀Ni-P工艺得到；所述的镀液包括主盐硫酸镍，还原剂次磷酸钠。3.根据权利要求I所述的一种固体自润滑高温耐磨粉末组合物，其特征在于，粉末粒度为200 300目。4.一种利用权利要求I所述固体润滑高温耐磨粉末组合物制备复合涂层的方法，其特征在于包括如下步骤 (I)按质量百分比镍14% 17. 5%，铬3% 3. 5%，碳化铬49% 52. 5%，表面包覆镍-磷合金...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘秀波，郑晨，杨茂盛，何祥明，王明娣，杨宏兵，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。