CN1088098C - 高温抗氧化润滑涂层 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高温抗氧化润滑涂层及其制备方法。它以Ni60A合金为基体，CaF2、BaF2、B2O3和WC为高温润滑剂(或抗磨剂)，采用粉末火焰热喷涂方法，涂敷于零件表面的Ni/Al底层上制成。该涂层在≤800℃温度，大气环境下具有较高机械强度，抗氧化能力和低摩擦磨损性能。可作为高温润滑(或抗磨)涂层应用于有色金属和钢铁冶炼、石油化工、建材及其它高温技术领域中机械摩擦副，对摩擦表面进行有效保护，降低摩擦和摩损，防止表面之间咬死，保证摩擦部件在高温大气条件下的良好运行。

Description

高温抗氧化润滑涂层
本发明涉及一种高温抗氧化润滑涂层及其制备方法。
很多工业生产设备在极为苛刻的高温条件下运行，例如有色金属和钢铁冶炼、石油化工、建材生产中的窑炉，火车、汽车发动机活塞、缸套等。由于材料性能不过关，高温下摩擦部件的严重磨损和氧化，以及由此引起的原材料和能源损失，已成为影响生产的重要因素之一。尤其近年来迅速发展的航空、航天、核能等高技术领域，对材料的耐高温及高温润滑性能提出了更高要求：高强度、抗磨损、高可靠性和更高温度等，材料的高温润滑性能已成为保证热机效率，长期使用寿命的制约因素。
本发明目的在于为了解决上述技术难题而提供一种有效的抗氧化、耐高温的润滑涂层。
本发明由Ni/Al合金底层和Ni60A为基体、(CaF2+BaF2+B2O3+PbO+WC)为高温固体润滑剂的润滑涂层组成。润滑涂层的配方(重量百分比)为：
Ni60A合金粉    52.0～64.0
CaF2粉        12.0～19.0
BaF2粉        8.0～12.0
B2O3粉       2.0～10.0
PbO粉          2.0～10.0
WC粉           0.0～3.0
本发明镍合金基高温抗氧化润滑涂层的制备过程如下：(1)润滑涂层复合粉的制备：按比例将CaF2和BaF2粉末均匀混合，将此混合物在1200℃下熔融、冷却、粉碎、研磨，并过320目筛。再按比例将此粉与Ni60A、B2O3、PbO、WC等粉在机械搅拌下进行混料12小时；(2)金属底材预处理：将待涂金属表面进行机械抛光，使其表面光洁度-均方根高度在3.2～6.3μm范围。然后预热至450±10℃，将表面进行拉毛处理；(3)喷涂粘结底层：将预处理后的表面进行预热，至140±10℃，采用粉末火焰热喷涂枪将Ni/Al复合粉涂至表面，底层厚度控制在0.06～0.08mm范围；(4)喷涂润滑涂层：采用粉末火焰热喷涂枪，在氧气压力1.5Mpa，乙炔气压力1.0Mpa的条件下，将4(1)中制好的润滑涂层复合粉涂于Ni/Al底层上，润滑涂层厚度控制在0.10～0.14mm范围；(5)涂层的后处理：在200℃下将涂层保温0.5小时，冷却至室温，然后将润滑涂层进行表面的机械抛光，使之表面光洁度-均方根高度为1.6～3.2μm范围，润滑涂层厚度控制在0.08～0.10mm以内。
本发明镍合金基高温抗氧化润滑涂层是一种新型的高温润滑材料，其基本性能为：①热稳定性，在400～800℃高温下表面氧化轻微；②良好的机械性能，足够的表面硬度和粘结强度；③良好的润滑性能，在高温及摩擦条件下，有较低的摩擦和磨损；④对金属底材无腐蚀和其它损害等。
本发明镍合金基高温抗氧化润滑涂层的性能指标：
    项目     技术指标
表面硬度，HV粘结强度，N/mm2氧化速率，g/m2·h摩擦磨损摩擦系数耐磨性，1×10-3mg/m使用温度，℃     9586.970.420.25～0.270.2～1.0室温～800
*摩擦试验条件：栓盘式高温试验机，负荷40N，线速度0.59m/s，温度400～700℃，摩擦对偶材质1Cr18Ni9Ti不锈钢。技术特征(1)润滑涂层中采用了在室温～800℃温度范围内可起良好润滑作用的多种高温固体润滑剂。(2)采用了可有效增强润滑涂层与金属底材粘结强度的Ni/Al合金底层。(3)喷涂工艺简单易行。
其特点在于不改变零部件的机械设计和材质，对摩擦表面施以润滑涂层，实现良好表面保护和高温润滑。可作为高温润滑(或抗磨)涂层应用于有色金属和钢铁冶炼、石油化工、建材及其它高温技术领域中机械摩擦副，对摩擦表面进行有效保护，降低摩擦和摩损，防止表面之间咬死，保证摩擦部件在高温大气条件下的良好运行。
实施例1：称取Ni60A合金粉65份，CaF2 15.5份，BaF2 9.5份，B2O3 7份，PbO 2份。先将CaF2和BaF2均匀混合后在1200℃共熔、粉碎、过筛，再与其它粉均匀混合。采用QT-7/h喷枪先在1Cr18Ni9Ti不锈钢盘上喷涂Ni/Al合金粉，再喷上述混好的润滑复合粉。涂好的润滑涂层与不锈钢栓在栓盘高温试验机上，600℃，大气环境中对摩，其摩擦系数0.25，润滑涂层的磨损率为0.0002mg/m。
实施例2：称取Ni60A合金粉70份，CaF2 17份，BaF21 2份，B2O3 2份，PbO10份。按实施例1中所述方法制备润滑涂层粉料，在不锈钢盘上涂敷Ni/Al底层和润滑涂层。在栓盘高温试验机上，600℃，大气环境中将此润滑涂层与不锈钢栓对摩，摩擦系数0.26，润滑涂层的磨损率为0.001mg/m。
实施例3：称取Ni60A合金粉55份，CaF2 14份，BaF2 8份，B2O3 2份，PbO5份，WC 3份。按实施例1中所述方法制备不锈钢盘上的润滑涂层。在栓盘高温试验机上，650℃和大气环境中将此润滑涂层与不锈钢栓对摩，摩擦系数0.27，润滑涂层磨损率为0.0005mg/m。

Claims (2)

1.一种高温抗氧化润滑涂层，其特征是由Ni/Al合金底层和重量百分含量为：Ni60A合金粉52.0～64.0、CaF2粉12.0～19.0、BaF2粉8.0～12.0、B2O3粉2.0～10.0、PbO粉2.0～10.0、WC粉0.0～3.0的润滑涂层组成。
2.如权利要求书1中所述的高温抗氧化润滑涂层的制备方法包括：
(1)润滑涂层复合粉的制备：将CaF2粉和BaF2粉均匀混合，将此混合物在1200℃下熔融、冷却、粉碎、研磨，并过320目筛，再与Ni60A、B2O3、PbO、WC粉在机械搅拌下进行混合12小时；
(2)金属底材预处理：将待涂金属表面进行机械抛光，使其表面光洁度-均方根高度在3.2～6.3μm范围。然后预热至450±10℃，将表面进行拉毛处理；
(3)喷涂粘结底层：将预处理后的表面进行预热，至140±10℃，采用粉末火焰热喷涂枪将Ni/Al复合粉末涂至表面，底层厚度控制在0.06～0.08mm范围；
(4)喷涂润滑涂层：采用粉末火焰热喷涂枪在氧气压力1.5Mpa，乙炔气压力1.0Mpa的条件下，将制得的润滑涂层复合粉涂于Ni/Al底层上，润滑涂层厚度控制在0.10～0.14mm范围；
(5)涂层的后处理：在200℃下将涂层保温0.5小时，冷却至室温，然后将润滑涂层进行表面的机械抛光，使其光洁度-均方根高度为1.6～3.2μm范围，润滑涂层厚度控制在0.08～0.10mm以内。
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