CN102286744A - 耐磨和低摩擦涂层以及涂有所述涂层的制品 - Google Patents

耐磨和低摩擦涂层以及涂有所述涂层的制品 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于耐磨和低摩擦涂层的组合物。所述涂层组合物包含硬陶瓷相、金属粘合剂相和润滑剂相。所述润滑剂相包含多组分氧化物。本发明还描述了一种具有耐磨和低摩擦涂层的制品以及制备所述涂层的方法。

Description

耐磨和低摩擦涂层以及涂有所述涂层的制品
技术领域
本发明一般性地涉及用于制品的涂层。具体地，本发明涉及保护性涂层，所述涂层对暴露于高温的制品提供耐磨和低摩擦特性。这种制品的实例包括涡轮机，例如涡轮发动机。 
背景技术
金属构件在多种操作条件下广泛用于工业应用。在许多情况下，各种构件提供有涂层，涂层能赋予各种特性，例如耐腐蚀性、耐热性、抗氧化性和耐磨性。作为一个实例，涡轮发动机的各种构件通常涂有热阻挡涂层，以有效提高它们可操作的温度。需要某种类型的保护性涂层的制品的其他实例包括用于内燃机和其他类型机器的活塞。 
耐磨涂层(通常称为“抗磨损涂层(wear coatings)”)常用于涡轮发动机构件，例如喷嘴耐磨垫和燕尾联锁装置。由于摩擦(尤其是高频摩擦)会破坏零件，涂层在构件可能彼此摩擦的区域提供保护。一种特定类型的磨损称为“摩擦腐蚀(fretting)”。摩擦腐蚀可通常由在配合构件之间的接合处非常小的运动或振动所引起，例如，在燃气涡轮发动机的压缩机和/或风扇部分中。例如，在风扇或压缩机叶片与转子或旋转圆盘接合的区域可能发生摩擦腐蚀。这种类型的磨损可能需要过早修理或替换一个或多个受影响的构件。各种合金，例如基于镍或钴的那些，对摩擦腐蚀和其他模式的磨损敏感。许多钛合金具有特别差的摩擦腐蚀特性。除了耐摩擦腐蚀性以外，涂层还需要其他特性。这些特性包括抗磨蚀性能(例如，在活塞环和汽缸衬垫的情况下)以及抗摩擦性能。 
多种涂层系统已用于为基材赋予耐磨性。实例包括基于铬；碳化 铬；钴-钼-铬-硅或铜-镍-铟的那些。可通过多种技术来施用涂层，例如电镀或热喷涂。 
虽然硬铬涂层在各种应用中具有很大的用途，但是它们也表现出一些缺点。例如，在航空和汽车发动机应用中，这些涂层的完整性受到它们通常经受的高温和高压的挑战。此外，镀铬可能是非常耗时的过程。 
此外，用作铬来源的一些铬酸盐化合物的毒性是电镀方法的另一个缺点。特别是，认为六价铬是致癌物质。当使用含有(或释放)这种形式的铬的组合物时，必须非常严密地采用专门的处理程序，以便满足健康和安全的规定。专门的处理程序通常可导致提高成本并且降低生产率。 
在许多应用中，镀铬法用如上所述的喷涂技术代替。作为示例，采用热喷涂技术来沉积基于碳化钨(WC)或碳化铬(例如，Cr3C2)的涂层。虽然所得到的涂层适用于许多目的，但是它们也有局限性，例如，在其热性能方面。 
在某些情况下，为了提供耐磨性，热喷涂的金属陶瓷涂层也变得非常流行。这些涂层的实例包括碳化钨-钴(WC-Co)、碳化钨-钴-铬(WC-Co-Cr)和碳化铬/镍铬(例如，Cr3C2-NiCr)。作为另一个实例，美国专利号6,887,585(Herbst-Dederichs)描述了基于金属相(例如镍或铁合金)以及陶瓷相(例如氧化铝、氧化铬(Cr2O3)或碳化钛(TiC))的耐磨涂层。该涂层还可包括固体润滑剂材料以降低摩擦。润滑剂的实例包括多种材料，例如石墨、六角形氮化硼和聚四氟乙烯。 
虽然许多金属陶瓷涂层适用于某些最终用途，但是它们也表现出一些缺陷。例如，对于如上所述的其他最终用途，基于WC和基于Cr3C2的涂层的硬度可能不够。此外，在氧化环境中，WC-Co涂层通常受限于低于约500℃的温度。这种限制通常在热喷涂法例如HVOF或APS中见到，并且部分是由于在沉积过程中碳化物降解。当WC材料被氧化并形成脆的次碳化物(sub-carbides)时，可能发生碳化物降 解。涂层如基于Cr3C2-NiCr的那些在较高的温度(例如，约500-900℃)下可能具有令人满意的抗磨耗性质。然而，它们可能不具有足够的低摩擦性能，此外，在热喷涂过程中难以控制这种涂层的微观结构。 
因此，需要提供用于压缩机构件，特别是暴露于磨损和摩擦的那些构件的改善的保护性涂层。期望所述保护性涂层提供所需量的高温应用所需的耐磨性(例如，抗摩擦腐蚀能力)，并且还提供良好的低摩擦性能。 
发明内容
一个实施方案为包含硬陶瓷相、金属粘合剂相和润滑剂相的涂层组合物。所述润滑剂相包含多组分氧化物。 
另一个实施方案为一种制品。所述制品包含金属基材和在所述基材上布置的耐磨和低摩擦涂层。所述涂层组合物包含硬陶瓷相、金属粘合剂相和润滑剂相，其中所述润滑剂相包含多组分氧化物。 
再一个实施方案为一种制备用于耐磨和低摩擦涂层的组合物的方法。将硬陶瓷相和金属粘合剂相研磨在一起以制备混合物，随后将润滑剂相在所述混合物中分散。所述润滑剂相包含多组分氧化物。 
附图说明
参考附图阅读以下详细描述时，可更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，其中： 
图1显示在摩擦试验之前和之后样品1的扫描电子显微照片。 
图2显示在摩擦试验之前和之后样品2的扫描电子显微照片。 
具体实施方式
本发明的实施方案部分包括用于基材(例如金属基材)的耐磨和低摩擦涂层组合物。所述涂层可特别用于高温应用并且可提供其他益处，包括期望水平的硬度、耐腐蚀性、耐热性和抗氧化性。此外，可通过多种热喷涂法来施用所述涂层。所述涂层特别好地适用于保护金 属构件，例如通常由基于铁的合金形成的工业燃气涡轮机压缩机构件。这些构件通常由马氏体/铁素体不锈钢形成并经受降解(摩擦腐蚀等)。虽然参考由不锈钢形成的压缩机构件来描述本发明，应理解的是，本发明的教导适用于由多种金属形成的其他构件，包括，例如，基于铁的合金、超级合金(例如基于镍的和基于钴的超级合金)和基于钛的合金；这些构件还可受益于改善的耐磨性和降低的摩擦。 
在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言可适用于修饰可能改变但不会导致所涉及的基本功能变化的任何定量表示。因此，用一个或多个术语例如“约”修饰的值不局限于指定的精确值。在一些情况下，近似语言可相应于用于测量数值的仪器的精度。 
在以下说明书和后面的权利要求书中，除非上下文明确表示是相反情况，否则单数形式“一”和“该”包括复数对象。 
本文使用的术语“可”和“可以是”表示在一组情况下事件发生的可能性；具有指定的性能、特性或功能；和/或通过表达与合格动词相关的能力、性能或可能性中的一个或多个而使另一个动词符合条件。因此，使用“可”和“可以是”表示所修饰的术语显然合适、能够或者适用于所述的能力、功能或用法，同时考虑到在某些情况下被修饰的术语有时可能不合适、能够或者适用。例如，在一些情况下，可预期事件或能力，而在其他情况下，事件或能力不能发生，这种区别由术语“可”和“可以是”来获得。 
根据本发明的一个实施方案，涂层组合物包含硬陶瓷相、金属粘合剂相和润滑剂相。所述金属粘合剂相用作涂层组合物中的硬陶瓷相和润滑剂相的粘合剂。具体金属粘合剂的组分的选择取决于多种因素。一个因素涉及所用的硬陶瓷颗粒的类型以及金属粘合剂足够“润湿”硬陶瓷颗粒的能力。另一个因素涉及用于涂层的具体最终用途的性能参数，例如，关于各种特性，例如耐腐蚀性、耐热性、抗氧化性和耐磨性。另一个因素涉及金属粘合剂与其他组分可能的相互作用，例如，在提高温度下可能形成不期望的化合物或相。 
通常，金属粘合剂相(也称为金属相)基于镍、钴、铁、铜和银中的至少一种。在一些实施方案中，镍为金属相的组分。如以下进一步描述的，镍和铬的组合也用于一些实施方案。 
金属相通常包含多种其他元素，这取决于前述的许多因素。非限制性实例为耐火元素，例如钽、铌、锆和钼；以及钛、铬、硅、硼和钒。还可使用这些元素的许多组合，并且任何元素或其组合的选择取决于上述的许多标准。作为实例，可包括铌以提供延性和强度，同时可加入铬、锆和硅以增强抗氧化性。在一些情况下，也可加入硼和硅来抑制熔点，而通常加入铬(如上所述)和钼用于耐腐蚀性。 
对于一些实施方案，可提供涂层组合物中各组分的量的非限制性说明。对于其中涂层包含至少约50％重量镍的某些组合物，其他组分(如果存在)的典型范围可如下所示(基于涂层组合物的总重量)： 
Ta：约0.5％重量至约1.5％重量； 
Ti：约0.5％重量至约2％重量； 
Nb：约0.5％重量至约2％重量； 
Cr：约2％重量至约50％重量； 
Zr：约0.5％重量至约1％重量； 
Si：约0.5％重量至约4.5％重量； 
B：约0.5％重量至约3.5％重量；和 
Mo：约0.5％重量至约18％重量。 
在一些实施方案中，金属相本身包含镍和铬。例如，基质可包括约70％至约90％镍和约5％至约25％铬，基于金属相的总重量，余量包括以上所列的一种或多种元素。在某些实施方案中，金属相组合物包含镍、铬和钼。在那种情况下，金属相可包括约50％至约80％镍；约5％至约20％铬和约10％至约30％钼，余量包括如前所述的其他元素。 
用于金属相的金属的各种其他组合也用于一些实施方案。非限制 性实例包括钴和铬；铁和铬；铁和锰；以及铁和钴。部分基于本文的教导，对于具体的情况，本领域技术人员能够选择最合适的金属相组合物。通常，金属相存在的量为约1％体积至约50％体积，基于涂层组合物的总体积。在一些具体的实施方案中，金属相存在的量为约5％体积至约20％体积。金属相通常具有粒径为约0.5微米至约5微米的颗粒。 
如上所述，涂层组合物还包含至少一个硬陶瓷相(即，“主要陶瓷相”)，对于给定的应用，其可提供所需量的耐磨和载荷特性。本文使用的术语“陶瓷”可包括多种硬相材料，例如，选自以下的金属的碳化物、硼化物或氧化物：铬、钽、钼、钒、锆和铌。陶瓷相可由一种或多种组分形成，包括初始加入用于制备涂层组合物的那些以及当在高温下进行涂布时原位形成的那些。例如，当在高温下操作已涂布的构件时，涂层组合物中的碳化物或硼化物可分解成为氧化物。 
应理解的是，本文使用的术语“硬”是指该相相对于涂层其他组分的硬度；也就是说，具有最高水平硬度的陶瓷组分认为是“硬”陶瓷相。 
在一些情况下使用含有碳化物的陶瓷材料。在示例性实施方案中，硬陶瓷相(本文中也简称为“陶瓷相”)包含碳化铬。碳化铬通常为选自Cr3C2、Cr7C3和Cr23C6的一种或多种材料。陶瓷相的其他实例包含各种硼化物。除非另外说明，否则本文使用的“硼化物”是指包括但不限于二硼化物和其他硼化物物质。硼化物的非限制性实例包括二硼化钛、二硼化锆、硼化钽和硼化钨。此类化合物通常的实例包括过渡金属二硼化物。 
具体陶瓷相组分的选择部分取决于如前所述的因素。例如，将保护经受高度摩擦腐蚀的涡轮机零件的涂层组合物通常包含陶瓷相组分，因为它们提供较高程度的抗磨性和耐磨性。 
在具体的实施方案中，涂层组合物还包含第二陶瓷相。第二相可用于提高组合物的整体韧性。该相通常包含至少一种选自以下的材 料：碳化硅、各种金属碳化物(例如，碳化硼、碳化钛和碳化钨)；各种金属氧化物(例如，二氧化钛和氧化铝)；氮化钛和金刚石。合适的材料的其他非限制性实例包括氧化铝、氧化钇、氧化钇稳定的氧化锆、氧化铪、氧化硅(二氧化硅)和莫来石。这些材料中任何的组合也是可能的。在一些情况下，第二相包含氧化铝、氮化钛、金刚石粉末或其各种组合。第二陶瓷相(如果包括)通常存在的量小于整个陶瓷相的约30％体积。 
主要陶瓷相的颗粒通常粒径为至少约0.2微米并最高达约5微米。在一些具体的实施方案中，粒径为约0.2微米至约3微米，更特别是，粒径为约1微米至约1.5微米。此外，在一些优选的实施方案中，第二陶瓷相具有比主要相更细的粒径。在一些实施方案中，第二陶瓷相的粒径小于约1微米，在具体的实施方案中，粒径小于约100纳米。在某些实施方案中，第二相的粒径为约10纳米至约100纳米。 
硬陶瓷相的量根据本文所述的许多因素显著变化，例如包括所用的陶瓷的具体类型以及涂层组合物期望的硬度。总的来说，陶瓷相存在的量为约20％体积至约90％体积，基于整个涂层组合物的体积。在一些具体的实施方案中，陶瓷相的量为约40％体积至约80％体积。在一些实施方案中，陶瓷相的量为约50％体积至约70％体积。 
如前所述，涂层组合物包含润滑剂相(也称为润滑剂)。润滑剂的存在为涂层提供润滑性，以降低彼此摩擦的两个表面之间的摩擦。具体润滑剂的选择取决于各种因素。耐磨性、摩擦系数和操作温度为部分关键的考虑因素。润滑剂与用于金属相和陶瓷相的材料的相容性也是重要的考虑因素。 
本文使用的术语“润滑剂相”或“相的润滑性”是指描述化合物(润滑剂)在降低机器或机构中的两个或更多个滑动零件之间的摩擦的能力。确定化合物的润滑性的另一个参数可以是其剪切流变性。 
在一些实施方案中，润滑剂相由多组分氧化物形成。本文使用的术语“多组分氧化物”是指至少一对氧化物的组合。例如，多组分氧 化物可为二元氧化物(两组分氧化物)、三元氧化物(三组分氧化物)或四元氧化物(四组分氧化物)。组合(混合物)中的各组分氧化物在化学上可能反应或者可能不反应。各组分氧化物之间的化学反应可取决于各种参数，例如组分氧化物的类型、制备多组分氧化物的方法、环境条件等。在一个实施方案中，各组分氧化物不反应，并且在混合物中保持为单一的氧化物。然而，在操作温度下可能发生化学反应。在另一个实施方案中，各组分氧化物彼此反应(在将它们引入涂层组合物之前或之后)并形成复杂的化合物，正是该复杂的化合物用作润滑剂相。 
总的来说，离子电位越高，则氧化物的摩擦系数越低。“离子电位”是电荷与离子半径的比率，因此，衡量离子的电荷密度。离子电位能体现该离子被相反电荷的离子静电吸引或被相似电荷的离子排斥由多强或多弱。具有较高离子电位的氧化物看起来更容易剪切，因此，表现出在高温下较低的摩擦。此外，当多组分氧化物的各氧化物组分的离子电位差提高时，氧化物形成低熔点或容易可剪切化合物的能力提高，因此多组分氧化物表现出低硬度和剪切强度。换言之，润滑剂相的各组分氧化物组分的离子电位的差越大，则在提高温度下的摩擦越低。例如，具有大离子电位差(约 
Figure BSA00000526204200081
)的二元氧化物NiO-B2O3在600℃下表现出低摩擦系数(约0.2)。此外，氧化物溶解于其他氧化物或与其他氧化物反应或形成复杂化合物的能力随着离子电位差的提高而提高。这类润滑性氧化物的机理描述于Ali Erdemir的题为“A crystal-chemical approach to lubrication by solid oxides(通过固体氧化物润滑的晶体化学方法)”的文章，Tribology Letters 8(2000)，97-102。 
在一些实施方案中，多组分氧化物润滑剂相的至少一种氧化物的离子电位大于约 
Figure BSA00000526204200082
在某些实施方案中，离子电位大于约 
Figure BSA00000526204200083
在某些实施方案中，润滑剂相含有具有至少一种选自氧化镍、氧化铝、氧化钛、氧化钽、氧化锌、氧化钼和氧化镁的金属氧化物组分的多组分氧化物。 
在某些情况下，二元氧化物用作涂层组合物中的润滑剂。二元氧化物含有一对组分氧化物。如上所述，氧化物对的选择取决于其离子电位。当离子电位差提高时，二元氧化物(或氧化物对)的润滑性提高，特别是在提高的温度下。合适的氧化物对的实例包括但不限于NiO-B2O3、NiO-TiO2、NiO-Ta2O5和MgO-SiO2。在某些实施方案中，二元氧化物包括NiO-B2O3。在其他的某些实施方案中，二元氧化物包括NiO-TiO2。 
润滑性还可取决于存在于二元氧化物中的组分氧化物相对于彼此的量。在一些实施方案中，多组分氧化物的各组分氧化物存在的(重量)比在约1∶1至约1∶10之间变化。在某些实施方案中，各组分氧化物存在的(重量)比在约1∶1至约1∶5之间变化，在一些具体的情况，为约1∶1至约4∶1。 
润滑剂所需的粒径取决于所用的具体材料。粒径太小可降低润滑剂在降低摩擦中的有益效果。相反地，如果润滑剂的粒径太大，摩擦学和机械特性可能受损。例如，涂层的机械强度以及耐磨性可能降低。通常，润滑剂颗粒的尺寸使得它们在金属粘合剂中能处于分隔硬颗粒的空间内。在一些实施方案中，润滑剂相含有亚微米尺寸的多组分氧化物颗粒。本文使用的术语“亚微米”是指颗粒尺寸为约100纳米至约2微米。在某些实施方案中，氧化物颗粒的颗粒尺寸为约50纳米至约1微米。 
涂层组合物中润滑剂的量可取决于如前所述的许多因素。作为实例，过量的润滑剂(或太大的润滑剂颗粒)可能降低涂层的机械强度。在一些情况下，润滑剂相存在的水平为涂层组合物的约1％体积至约30％体积。在某些情况，润滑剂存在的范围为约5％体积至约20％体积。 
可设计涂层组合物以提供耐腐蚀性以及耐磨性和润滑性。通过使涂层组分的量适应在给定应用中已知存在的具体环境，可以实现这一点。在一些情况下，可定制金属粘合剂相以及原位产生的相的量以在 给定环境下耐腐蚀。 
在一些实施方案中，润滑剂组分以固体粉末形式或浆料形式掺入到涂层组合物中。多种方法可用于形成氧化物粉末或具有上述粒径的颗粒的浆料。一些方法的实例为沉淀方法和固态方法。在一些情况下，多组分氧化物粉末通过化学路线合成。 
涂层组合物有利地提供高耐磨性和良好的润滑性。细微分散的氧化物颗粒提供低摩擦和低剪切强度相，而原位氧化物形成提供在重载荷下对滑动表面的高耐磨性。原位产生的氧化物，例如组成为NiCr-Cr3C2-NiO-B2O3的氧化铬，赋予涂层良好的耐磨性。在某些情况，涂层中铬与氧的原子比约为1(良好耐磨性所需的)。此外，当在重载荷下表面横过彼此滑动时，在磨损过程中形成光滑的涂抹样的层。该层能提供低摩擦和低磨损率。存在于涂层中的多组分氧化物确保具有良好的润滑性，即使当涂层的上表面因磨损而被移除时。 
一些实施方案提供了一种制备上述涂层组合物的方法。机械研磨方法可用于制备硬陶瓷相和金属粘合剂相的混合物。在那些情况下，高能量磨机可用于进行研磨过程。下一步涉及通过加入并进一步研磨混合物，将润滑剂相在上述混合物中分散，以形成组合物。合适的技术的一些其他实例包括喷雾干燥、自增长和高温合成(SHS)。另一种合适的技术涉及烧结原料粉末，接着压碎所得到的粒料。制备技术可涉及多步以及各种技术的组合。 
根据本发明的一个实施方案，制品包含金属基材，该金属基材可为工业燃气涡轮机的构件。具体地，涡轮机构件的非限制性实例包括斗链、喷嘴、叶片、转子、叶轮、定子、壳体、燃烧器和整体叶盘。非涡轮机应用也是可能的。实例还包括在高温和/或高磨损环境条件下使用的其他制品的构件。这些构件(例如，基材)通常由金属或金属合金例如不锈钢形成。用于基材的其他合适的材料包括镍、钴、钛及其相应的合金。各构件可以涂布或部分涂有用于保护表面免受周围环境影响的涂层组合物。 
涂层的厚度可取决于许多前述的其他因素，例如，涂层和制品的组成、制品的最终用途等。在一些实施方案中，涂层的厚度为约50微米至约500微米。在一些具体的实施方案中，涂层的厚度为约100微米至约200微米。 
如前所述，本文所述的涂层特别用于在金属合金上沉积，该金属合金包括成型或布置以与相接部件的接触表面配合的接触表面。在这种情况下，涂层(也可施用于相接部件)基本上防止在接触表面之间的摩擦腐蚀磨损。认为该涂层适用于支持此类表面之间的高接触应力，例如，应力大于约30,000psi。此外，当在提高的温度(例如，约500℃以上，并且在一些情况下，甚至在约600℃以上)下在氧化条件下使用时，这类涂层可能是有用的。 
可通过多种不同的技术将涂层组合物施用于基材。具体技术的选择取决于各种因素，例如涂料粉末的类型和组成、原料粒径和零件考虑的最终用途。在一个实施方案中，喷涂技术用于沉积涂层。非限制性实例包括等离子体沉积(例如，离子等离子体沉积、真空等离子体喷雾(VPS)、低压等离子体喷雾(LPPS)和等离子体增强的化学蒸气沉积(PECVD))；HVOF技术；高速空气燃料(HVAF)技术；PVD、电子束物理蒸气沉积(EBPVD)、CVD、APS、冷喷涂和激光烧蚀。 
热喷涂技术为一些实施方案特别感兴趣的。以上所列的实例包括VPS、LPPS、HVOF、HVAF、APS和冷喷涂。在许多情况，HVOF或HVAF为优选的技术。本领域技术人员熟悉这些技术中每一种的操作细节和考虑因素。此外，可使用任何这些沉积技术的各种组合。还应注意到，在一些优选的实施方案中，在沉积之后将已热喷涂的涂层抛光。这些步骤提供一定程度的表面粗糙度，增强耐磨性并降低摩擦特性。 
实施例 
以下实施例仅用于举例说明，不应看作是对要求保护的本发明范 围的任何类型的限制。 
二元氧化物的制备 
实施例1：制备NiO-B2O3的固态方法 
使用齿条磨机将2.772g NiO粉末和2.585g B2O3粉末在一起研磨约3-6小时。随后提取该粉末并在约400℃下热处理约1小时，接着于900℃下热处理约1小时。 
实施例2：制备NiO-B2O3的供选的固态方法 
将2.772g B2O3或4.924g H3BO3溶解于水中，随后与4.28g NiO或5.313g氢氧化镍Ni(OH)2粉末一起混合。研磨约3-6小时后，将水蒸发，将经提取的粉末在约400℃下经受热处理约1小时，随后在约900℃下经受热处理约1小时。 
实施例3：涂层组合物(样品1)的形成 
使用粉末与介质的比率为约1∶15的高能量磨机将8.986g NiCr粉末和60.656g Cr3C2粉末研磨约10小时。该混合物进一步与5.357g使用在实施例1中所述的固态方法合成的NiO-B2O3粉末混合。在齿条磨机中进行该混合约1小时。该粉末具有粒径小于约10微米的颗粒，其中约90％的颗粒的粒径为约6微米。 
实施例4：涂层组合物(样品2)的形成 
将8.986g NiCr粉末、60.656g Cr3C2粉末和5.357g NiO-B2O3粉末(采用在实施例1中所述的方法室内制备)装载于含有研磨介质和异丙醇的聚丙烯瓶。研磨介质与粉末的比率保持在约1∶15。加入异丙醇，使得在所得到的浆料中固体载荷为约60％重量至80％重量。进行研磨约10-12小时，通过溶剂蒸发来回收粉末。该粉末具有粒径小于约10微米的颗粒，其中约90％的颗粒的粒径为约6微米。 
实施例5：试验样品的形成 
将在实施例3(样品1)和实施例4(样品2)中制备的两种粉末在单轴压机中压制，以形成直径为25毫米的粒料。将样品1和样品2在约4％氢余量的氩气气氛下烧结约1小时。 
每个样品经受“销-盘(pin on disk)”摩擦测定试验。使用直径6mm的碳化钨球在接触压力为约1.18Gpa、温度为约800℃并且速度为约5cm/秒下进行测定。转换器测定磨损率和摩擦系数。在1小时摩擦试验和150米滑动的过程中基本上未观察到磨损。此外，样品1和样品2的摩擦系数小于约0.25，与此相比较，小于含有氮化硼作为润滑剂相的耐磨涂层的摩擦系数(约0.3)。此外，图1和图2举例说明样品1和样品2在摩擦测定之前和之后的微观结构。样品1和样品2在摩擦测定之后的微观结构显示形成了具有低摩擦和低磨损率的光滑的表面。 
虽然本文仅举例说明和描述了本发明的某些特征，但是本领域技术人员会想到许多修改和变化。因此，应理解的是，所附权利要求意欲涵盖落入本发明的真实精神范围内的所有这些修改和变化。 
元件列表 
图1在摩擦测定之前和之后样品1的微观结构 
图2在摩擦测定之前和之后样品2的微观结构。 

Claims (10)

1.一种涂层组合物，所述组合物包含：
硬陶瓷相，
金属粘合剂相；和
包含多组分氧化物的润滑剂相。
2.权利要求1的涂层组合物，其中所述润滑剂相存在的水平为所述组合物总体积的约1％体积至约20％体积。
3.权利要求1的涂层组合物，其中所述金属粘合剂相包含至少一种选自以下的金属：镍、钴、铁、铜、铬、银及其组合。
4.权利要求1的涂层组合物，其中所述硬陶瓷相包含至少一种选自以下的元素的碳化物、硼化物或氧化物：钨、铝、铬、钽、钼、钒、锆、铌或其组合。
5.权利要求1的涂层组合物，其中所述多组分氧化物包含至少一种离子电位大于约
Figure FSA00000526204100011
的氧化物。
6.权利要求1的涂层组合物，其中所述多组分氧化物为二元氧化物、三元氧化物或四元氧化物。
7.权利要求6的涂层组合物，其中所述二元氧化物选自NiO-B2O3、NiO-TiO2、NiO-Ta2O5和MgO-SiO2。
8.一种制品，所述制品包含：
金属基材；和
在所述基材上布置的耐磨和低摩擦涂层，其中所述涂层组合物包含：
硬陶瓷相，
金属粘合剂相；和
包含多组分氧化物的润滑剂相。
9.权利要求8的制品，其中所述金属基材包括涡轮发动机的构件。
10.一种制备用于耐磨和低摩擦涂层的组合物的方法，所述方法包括以下步骤：
研磨硬陶瓷相和金属粘合剂相以制备混合物；和
在所述混合物中分散润滑剂相，其中所述润滑剂相包含多组分氧化物。
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