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
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:
*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。
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 |
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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