CN102277018A - 一种高温自润滑耐磨粉末涂料 - Google Patents

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罗来马
吴玉程
程继贵
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Abstract

一种高温自润滑耐磨粉末涂料，按质量百分比其原料构成为：镍粉20-30％，碳化钛粉或氮化钛粉50-60％，银粉10-20％。使用本发明粉末涂料在经过喷砂粗化后的金属基体上按照现有技术中的激光熔覆的工艺参数进行喷涂，得到的激光熔覆层具有组织细小、无孔洞和裂纹、涂层与基材呈冶金结合、结合强度高的特点，硬度HV≥1500，制备的高温自润滑耐磨涂层具有优异的减摩耐磨性能，高温摩擦试验温度为400-450℃，其摩擦系数为0.20-0.30，具备良好的耐磨性能。

Description

一种高温自润滑耐磨粉末涂料
一、技术领域
本发明涉及一种熔覆在碳钢表面的粉末涂料，具体地说是一种高温自润滑耐磨粉末涂料。
二、背景技术
金属材料的高温腐蚀和磨损已成为零部件主要失效形式之一，所造成的经济损失十分惊人。为了提高零件表面性能，在金属基材表面制备高性能涂层是一种经济而且非常有效的途径。随着耐磨减摩技术的发展，复合涂层的研究应用日益广泛。如热喷涂法、PVD和激光熔覆等制备各种陶瓷基复合涂层，其硬度高，在滑动过程中的摩擦系数也较高，摩擦副材料的磨损较为严重，极大地限制了该涂层在高速运转机械上的应用。为了改善这种陶瓷涂层的摩擦学性能，一般通过在涂层中加入固体润滑剂的方法来降低其摩擦系数，同时减少对摩件的磨损。常用的固体润滑剂有石墨、铅、二硫化钼、二硫化钨、氟化物等，这种固体润滑剂通常都具有低的剪切强度，这样就容易在摩擦表面形成润滑层，起到减摩抗磨的作用。这些固体润滑剂中，有仅适用于大气中润滑的，如石墨等；有仅适于真空润滑，如MoS2和WS2等，使用温度范围一般不能超过425℃。
三、发明内容
本发明是为了避免上述现有技术存在的不足之处，提供一种高温自润滑耐磨粉末涂料，所要达到的技术目的是使粉末涂料通过激光熔覆在碳钢表面后具有良好的高温减摩耐磨性能。所要解决的技术问题是使粉末涂料在熔覆后具备耐高温减摩耐磨性能。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明高温自润滑耐磨粉末涂料的特点在于按质量百分比其原料构成为：镍粉20-30％，碳化钛粉或氮化钛粉50-60％，银粉10-20％。
本发明高温自润滑耐磨粉末涂料的特点也在于：所述镍粉的粒径为200-400目。
本发明高温自润滑耐磨粉末涂料的特点也在于：所述碳化钛粉或氮化钛粉的粒径为200-400目。
本发明高温自润滑耐磨粉末涂料的特点也在于：所述银粉的粒径为600-800目。
将本发明高温自润滑耐磨粉末涂料的各原料混合搅拌均匀，采用自动送粉器送粉，用C02激光器对预制涂层进行熔覆，激光熔覆参数：激光功率为2.0-2.4KW，扫描速度为4.1-8.2m/min，光斑直径为2-4mm。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
使用本发明粉末涂料在经过喷砂粗化后的金属基体上按照现有技术中的激光熔覆的工艺参数进行喷涂，得到的激光熔覆层具有组织细小、无孔洞和裂纹、涂层与基材呈冶金结合、结合强度高的特点，硬度HV≥1500，制备的高温自润滑耐磨涂层具有优异的减摩耐磨性能，高温摩擦试验温度为400-450℃，其摩擦系数为0.20-0.30，具备良好的耐磨性能。本发明复合涂层可广泛地应用于机械制造以及航空航天等工业领域。推广应用必将带来重大的经济效益，具有重要的现实意义。
四、具体实施方式
本发明具体操作步骤如下：
1、配料
本发明高温自润滑耐磨粉末涂料按质量百分比原料构成为：镍粉20-30％，碳化钛粉或氮化钛粉50-60％，银粉10-20％；其中镍粉的粒径为200-400目，碳化钛粉或氮化钛粉的粒径为200-400目，银粉的粒径为600-800目。
2、制备涂覆
将本发明高温自润滑耐磨粉末涂料的各原料混合搅拌均匀，采用自动送粉器送粉，用CO2激光器对预制涂层进行熔覆，激光熔覆参数：激光功率为2.0-2.4KW，扫描速度为4.1-8.2m/min，光斑直径为2-4mm。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例制备步骤如上文所述，其中：
本实施例高温自润滑耐磨粉末涂料按质量百分比原料构成为：镍粉20％，碳化钛粉60％，银粉20％；其中镍粉的粒径为200目，碳化钛粉的粒径为200目，银粉的粒径为600目。
本实施例制备涂覆时激光熔覆参数：激光功率为2.0KW，扫描速度为4.1m/min，光斑直径为2mm。
用本实施例制备的粉末涂料涂覆后得到的激光熔覆涂层经测试组织均匀致密性良好，熔覆层与基材形成了冶金扩散结合；熔覆涂层表面硬度HV＞1550，具有良好的耐磨性能；熔覆涂层具有优异的高温减摩性能，高温摩擦试验温度为400℃，摩擦系数为0.20-0.25。
实施例2：
本实施例制备步骤如上文所述，其中：
本实施例高温自润滑耐磨粉末涂料按质量百分比原料构成为：镍粉30％，碳化钛粉60％，银粉10％；其中镍粉的粒径为300目，碳化钛粉的粒径为300目，银粉的粒径为700目。
本实施例制备涂覆时激光熔覆参数：激光功率为2.4KW，扫描速度为6.2m/min，光斑直径为3mm。
用本实施例制备的粉末涂料涂覆后得到的激光熔覆涂层经测试组织均匀致密性良好，熔覆层与基材形成了冶金扩散结合；熔覆涂层表面硬度HV＞1450，具有良好的耐磨性能；熔覆涂层具有优异的高温减摩性能，高温摩擦试验温度为450℃，摩擦系数为0.25-0.30。
实施例3：
本实施例制备步骤如上文所述，其中：
本实施例高温自润滑耐磨粉末涂料按质量百分比原料构成为：镍粉30％，氮化钛粉50％，银粉20％；其中镍粉的粒径为400目，氮化钛粉的粒径为400目，银粉的粒径为800目。
本实施例制备涂覆时激光熔覆参数：激光功率为2.4KW，扫描速度为8.2m/min，光斑直径为4mm。
用本实施例制备的粉末涂料涂覆后得到的激光熔覆涂层经测试组织均匀致密性良好，熔覆层与基材形成了冶金扩散结合；熔覆涂层表面硬度HV＞1500，具有良好的耐磨性能；熔覆涂层具有优异的高温减摩性能，高温摩擦试验温度为400℃，摩擦系数为0.24-0.28。

Claims (4)

1.一种高温自润滑耐磨粉末涂料，其特征在于按质量百分比其原料构成为：镍粉20-30％，碳化钛粉或氮化钛粉50-60％，银粉10-20％。
2.根据权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于：所述镍粉的粒径为200-400目。
3.根据权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于：所述碳化钛粉或氮化钛粉的粒径为200-400目。
4.根据权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于：所述银粉的粒径为600-800目。
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