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一种改善热喷涂陶瓷涂层自润滑性能的方法


技术摘要:
本发明涉及表面改性技术领域,具体涉及一种改善热喷涂陶瓷涂层自润滑性能的方法。其既能保留陶瓷涂层的原有性能,又能有效改善其摩擦磨损性能。本发明采用的方法步骤为:步骤一:采用大气等离子喷涂设备在金属基材上沉积制备ZrO2基陶瓷涂层;步骤二:采用真空浸渍工艺  全部
背景技术:
材料综合性能要求的不断提高和相关部件所处工况环境的不断恶化,导致金属材 料的严重磨损和装备过早失效,而关键部位机械零件的失效会造成灾难性的后果,因此极 端工况下运动部件的润滑和耐磨问题已成为影响机械系统可靠性和寿命的瓶颈。 目前,大量的先进技术装备对高精度、高效率、高可靠、长寿命等性能要求的大幅 提升,对突破原有性能极限的自润滑耐磨材料及制备技术的需求十分迫切,对性能优异的 特种润滑耐磨材料的研究也越来越重视。陶瓷作为机械零部件的保护性涂层受到越来越多 人的关注,但是陶瓷涂层固有的脆性以及不具备润滑性严重制约了该涂层在摩擦零部件上 的广泛应用。 在各类陶瓷涂层的制备技术中,等离子喷涂(APS)工艺射流中心温度高达10000℃ 以上,可以熔化所有具有物理熔点的材料,在喷涂陶瓷涂层方面具有突出的优越性。 但是现有技术存在的问题是: 一、采用大气等离子喷涂技术制备的陶瓷涂层中不可避免地存在孔隙和微裂纹, 这种多孔的结构缺陷不仅影响涂层的机械性能,而且也影响涂层的摩擦磨损性能。 二、大气等离子喷涂工艺的火焰温度高,石墨和MoS2等传统润滑剂很容易氧化分 解,采用金属包覆或金属润滑剂后,金属又与陶瓷存在较大的性能差异(如润湿性、膨胀系 数、冷却速率等),制备的涂层会产生较多缺陷,导致机械性能下降。
技术实现要素:
: 鉴于此,本发明提供一种改善热喷涂陶瓷涂层自润滑性能的方法,其既能保留陶 瓷涂层的原有性能,又能有效改善其摩擦磨损性能。 为解决现有的技术存在问题,本发明的技术方案是:一种改善热喷涂陶瓷涂层自 润滑性能的方法,其特征在于: 步骤一:采用大气等离子喷涂设备在金属基材上沉积制备ZrO2基陶瓷涂层, 步骤二:采用真空浸渍工艺将反应溶液渗入到ZrO2基陶瓷涂层内部的孔隙中, 步骤三:将样品置于反应釜的底部,将反应釜放入烘箱中加热,以2℃/min分别升 温至180℃和220℃,对应保温6h和48h进行反应,即可实现在ZrO2基陶瓷涂层的孔隙中原位 合成C/MoS2复合润滑剂,获得具有优异室温润滑性能的陶瓷基复合涂层。 进一步,合成C所需的试剂为葡萄糖,其纯度≥99.0%。 进一步,合成MoS2所需的试剂为钼酸钠和硫脲,其纯度均≥99.0%。 与现有的技术相比,本发明的优点如下: 1、本发明在不改变热喷涂陶瓷涂层原有性能的前提下在涂层的孔隙和微裂纹等 3 CN 111575636 A 说 明 书 2/3 页 缺陷中原位合成润滑剂,改善了涂层的致密性; 2、本发明的自润滑陶瓷基复合涂层在室温工况下可展现出优异的摩擦学性能; 3、本发明水热反应的反应物以分子或离子形态溶解在水溶液中,可以进入极小的 空间中进行反应; 4、本发明涂层孔隙内润滑剂合成后,可以提高涂层的致密性,进而增加涂层的硬 度; 5、本发明合成高性能的C/MoS2复合润滑剂后,摩擦过程中可形成具有自修复功能 的连续润滑膜,提高涂层的耐磨寿命。 附图说明 图1为合成润滑剂前(a)后(b)涂层断面的FESEM形貌图; 图2为涂层的摩擦系数曲线(a)和磨损率(b); 图3为合成润滑剂前(a)后(b)涂层磨损表面的FESEM形貌图。
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