專(zhuān)利名稱(chēng):一種高性能高溫固體自潤(rùn)滑涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及固體潤(rùn)滑領(lǐng)域,具體為一種高性能高溫固體自潤(rùn)滑涂層及其制備方 法。
背景技術(shù):
箔片空氣軸承(FAB)是目前先進(jìn)無(wú)油透平技術(shù)的核心結(jié)構(gòu),它在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中 以周?chē)諝庾鳛闈?rùn)滑劑,與靜壓氣體軸承相比,不需要額外的供氣系統(tǒng),使系統(tǒng)得以簡(jiǎn)化; 與傳統(tǒng)油潤(rùn)滑系統(tǒng)相比,去除了油潤(rùn)滑系統(tǒng),機(jī)器重量大幅度減小,還有降低摩擦功耗、對(duì) 工作介質(zhì)和環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)打破了工作溫度和速度的限制,從而性能得以大幅度 地提高。美國(guó)宇航局(NASA)認(rèn)為“這一技術(shù)的使用可使發(fā)動(dòng)機(jī)重量減輕15%,成本減少 20%,維護(hù)費(fèi)用減少50%,功率提高20%”。但是,在啟動(dòng)和停車(chē)過(guò)程中,箔片和軸間不足以 形成工作氣膜,二者間產(chǎn)生滑動(dòng)接觸,引起嚴(yán)重磨損,箔片空氣軸承無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行。傳統(tǒng)的 固體潤(rùn)滑劑,如石墨、MoS2、PTFE等使用溫度高于300°C時(shí)會(huì)因氧化嚴(yán)重而失去潤(rùn)滑作用,不 能滿(mǎn)足箔片空氣軸承高溫應(yīng)用的要求。因此,提供一種新型高溫固體自潤(rùn)滑涂層,來(lái)避免或 降低箔片空氣軸承中箔片和軸的磨損,以保證箔片空氣軸承在高溫高速環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行, 具有重要的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種性能優(yōu)良的高溫固體自潤(rùn)滑粉末、涂層及其制備方 法,來(lái)解決低溫(_55°C )到高溫(800°C )下運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械(如箔片空氣軸承)中零部件的磨損 問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種高性能高溫固體自潤(rùn)滑涂層,該高溫固體自潤(rùn)滑復(fù)合涂層為復(fù)合粉末采用大 氣等離子噴涂而成,所述的復(fù)合粉末由NiCr合金粉末、Cr2O3粉末、Ag粉末和共熔物BaF2/ CaF2粉末組成,其中NiCr合金粉末為粘合劑,Cr2O3粉末為耐磨相,Ag粉末為低溫潤(rùn)滑劑, 共熔物BaF2/CaF2粉末為高溫潤(rùn)滑劑。高溫固體自潤(rùn)滑復(fù)合粉末中,各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1 所示。表1高溫固體自潤(rùn)滑復(fù)合粉末中各組分含量
權(quán)利要求
1.一種高性能高溫固體自潤(rùn)滑涂層,其特征在于該高溫固體自潤(rùn)滑復(fù)合涂層為復(fù)合 粉末采用大氣等離子噴涂而成,所述的復(fù)合粉末由NiCr合金粉末、Cr2O3粉末、Ag粉末和共 熔物BaF2/CaF2粉末組成,其中NiCr合金粉末為粘合劑,Cr2O3粉末為耐磨相,Ag粉末為低 溫潤(rùn)滑劑,共熔物BaF2/CaF2粉末為高溫潤(rùn)滑劑,復(fù)合粉末中各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為NiCr合金粉末45-70%;Cr2O3 粉末10-30% ;Ag 粉末5-20%;共熔物BaF2/CaF2粉末5-20%。
2.按照權(quán)利要求1所述的高性能高溫固體自潤(rùn)滑涂層,其特征在于按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì),共 熔物BaF2/CaF2粉末中,BaF2占60% _70%,其余為CaF2。
3.按照權(quán)利要求1所述的高性能高溫固體自潤(rùn)滑涂層,其特征在于按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì), NiCr合金粉末中,Ni占60%-90%,其余為Cr。
4.一種按照權(quán)利要求1所述的高性能高溫固體自潤(rùn)滑涂層的制備方法,其特征在于 按復(fù)合粉末中各組元的質(zhì)量分?jǐn)?shù),將NiCr合金粉末、Cr2O3粉末、Ag粉末和共熔物BaF2/CaF2 粉末經(jīng)機(jī)械混料混合6-15h,制得高溫固體自潤(rùn)滑復(fù)合粉末;利用大氣等離子噴涂技術(shù)制 備高溫固體自潤(rùn)滑涂層。
5.按照權(quán)利要求4所述的高性能高溫固體自潤(rùn)滑涂層的制備方法,其特征在于MCr 合金粉末是采用超聲氣體霧化技術(shù)制備而成,霧化工藝參數(shù)為霧化壓力3-9MPa,霧化溫 度 1450-1580°C,真空度 5-15Pa,熔體流量 3_7kg/min。
6.按照權(quán)利要求4所述的高性能高溫固體自潤(rùn)滑涂層的制備方法,其特征在于Ag 粉末是采用超聲氣體霧化技術(shù)制備而成,霧化工藝參數(shù)為霧化壓力4-9MPa,霧化溫度 1050-1180°C,真空度 5-10Pa,熔體流量 3_6kg/min。
7.按照權(quán)利要求4所述的高性能高溫固體自潤(rùn)滑涂層的制備方法,其特征在于共熔 物8必2/(必2粉末是采用超聲氣體霧化技術(shù)制備而成,霧化工藝參數(shù)為霧化壓力3-lOMPa, 霧化溫度1300-1450°C,真空度5-12Pa,熔體流量2-5kg/min,共熔物BaF2/CaF2粉末為規(guī)則 球形。
8.按照權(quán)利要求4所述的高性能高溫固體自潤(rùn)滑涂層的制備方法,其特征在于,復(fù)合 粉末的流動(dòng)性為25-30s/50g,松裝密度為3. 2-3. 7g/cm3。
9.按照權(quán)利要求4所述的高性能高溫固體自潤(rùn)滑涂層的制備方法,其特征在于,高 溫固體自潤(rùn)滑涂層的大氣等離子噴涂工藝參數(shù)為電流480-600A,電壓32-52V,送粉量 15-45g/min,送粉氣流量 4. 0-7. 5L/min,主氣流量 38_43L/min,主氣壓力 0. 40-0. 55MPa,次 氣壓力0. 25-0. 40MPa,噴涂距離80_140mm,噴涂角度70° -90°。
10.按照權(quán)利要求4所述的高性能高溫固體自潤(rùn)滑涂層的制備方法,其特征在于所述 高溫固體自潤(rùn)滑涂層是單層涂層結(jié)構(gòu),高溫固體自潤(rùn)滑涂層的厚度范圍為0. 10-0. 70mm。
11.按照權(quán)利要求4所述的高性能高溫固體自潤(rùn)滑涂層的制備方法,其特征在于自潤(rùn) 滑涂層的結(jié)合強(qiáng)度為28-40MPa ;與Cu基合金配副,自潤(rùn)滑涂層從室溫到650°C的摩擦系數(shù) 為0. 10-0. 50,自潤(rùn)滑涂層從室溫到650°C的磨損率為0. 45-3. 60X lO—W/N · m。
全文摘要
本發(fā)明涉及固體潤(rùn)滑領(lǐng)域,具體為一種高性能高溫固體自潤(rùn)滑涂層及其制備方法,解決低溫(-55℃)到高溫(800℃)下運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械(如箔片空氣軸承)中零部件的磨損問(wèn)題。該高溫固體自潤(rùn)滑復(fù)合涂層采用的復(fù)合粉末由NiCr、Cr2O3、Ag和共熔物BaF2/CaF2組成,其中NiCr為粘合劑,Cr2O3為耐磨相,Ag為低溫潤(rùn)滑劑,共熔物BaF2/CaF2為高溫潤(rùn)滑劑。其中NiCr粉末、Ag粉末、共熔物BaF2/CaF2粉末均采用超聲氣體霧化技術(shù)制備,復(fù)合粉末采用機(jī)械混合方法制備。高溫固體自潤(rùn)滑涂層采用大氣等離子噴涂技術(shù)制備。本發(fā)明高溫固體自潤(rùn)滑涂層可以避免或降低高溫高速運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械中零部件的磨損(如箔片空氣軸承中箔片和軸的磨損),拓寬了運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械的工作溫度和速度,具有重要的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C23C4/12GK102041466SQ201010241989
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者侯萬(wàn)良, 孟濤, 常新春, 張春智, 張甲, 徐娜, 王崇俊, 王建強(qiáng), 袁寧, 謝海波, 高中亞 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所, 北京動(dòng)力機(jī)械研究所