一种固体自润滑抗磨损热障涂层的制备方法与流程

文档序号:12458150阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种固体自润滑抗磨损热障涂层的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1)铁基部件预处理:铁基部件的表面喷砂和超声清洗,干燥;

(2)喷涂粉末预处理:将配制好的喷涂粉末进行机械球磨、离心喷雾干燥造粒、热烧结处理,所述喷涂粉末依次包括金属粘结层粉末、热障陶瓷层粉末、自润滑工作层粉末;

(3)超音速火焰喷涂:设定喷涂程序,根据喷涂工艺进行喷涂固体自润滑抗磨损热障涂层,制得的固体自润滑抗磨损热障涂层由铁基部件表面至外依次包括金属粘结层、热障陶瓷层、自润滑工作层。

2.根据权利要求1所述的一种固体自润滑抗磨损热障涂层的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述表面喷砂是采用粒径20~25目刚玉砂,将喷砂机气源调节为0.5~0.9MPa,喷砂机功率调节为2.7~4.2kW,喷砂枪口与铁基部件表面角度保持在45~90度,距离保持在10~15cm。

3.根据权利要求1所述的一种固体自润滑抗磨损热障涂层的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述超声清洗是将表面喷砂后的铁基部件依次在丙酮、酒精、去离子水中超声5~15min;所述干燥是在40~60℃烘箱中干燥30~60min。

4.根据权利要求1所述的一种固体自润滑抗磨损热障涂层的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,所述金属粘结层粉末按元素质量百分比组成为Ni 17~21%,Cr 11~17%,Al 8~12.5%,Y 0.2~1.2%,以及余量Co;所述热障陶瓷层粉末按质量百分比组成为Y2O3 7~12%,MgO 5~10%,以及余量ZrO2;所述自润滑工作层粉末的组成为混合的稀土元素三氟化物,所述稀土元素包括La和Ce。

5.根据权利要求1所述的一种固体自润滑抗磨损热障涂层的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,所述机械球磨是将金属粘结层粉末、热障陶瓷层粉末、自润滑工作层粉末用球磨机分别采用4:1~6:1、4:1~6:1、5:1~8:1的球料比球磨6~10h。

6.根据权利要求1所述的一种固体自润滑抗磨损热障涂层的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,将球磨后的金属粘结层粉末、热障陶瓷层粉末、自润滑工作层粉末用聚乙烯醇作为粘结剂,用乙醇和聚乙二醇作为溶剂分别配制浆料;其中聚乙烯醇占浆料质量分数为5~10%,乙醇和聚乙二醇按1:2~1:4质量比占浆料质量分数为35~50%,余量为配制浆料的球磨后的粉末。

7.根据权利要求1所述的一种固体自润滑抗磨损热障涂层的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,离心喷雾干燥造粒过程中,送料速度采用20~30 g/min,雾化盘转速采用11000~14000 r/min,离心喷雾干燥温度设定为250~290℃。

8.根据权利要求1所述的一种固体自润滑抗磨损热障涂层的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,所述热烧结处理利用氮气保护氛围,金属粘结层粉末采用800~900℃烧结,热障陶瓷层粉末采用1100~1200℃烧结,自润滑工作层粉末采用900~1000℃烧结,烧结时间均为2~4h。

9.根据权利要求1所述的一种固体自润滑抗磨损热障涂层的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,喷涂前先关闭送粉系统,用喷涂火焰对铁基部件预热1~3min;喷涂工艺为:喷涂距离100~200mm,喷涂角度70~90度,喷枪移动速度270~300mm/s,火焰温度2000~3000℃,燃气煤油压力0.8~2MPa流量10~20L/min,助燃气体压力25~40MPa流量300~500L/min,送粉速度23~27g/min,所述助燃气体为氧气。

10.根据权利要求1所述的一种固体自润滑抗磨损热障涂层的制备方法,其特征在于:在步骤(3)中,得到涂层平均厚度93~108μm,涂层孔隙率5%-13%;所述金属粘结层厚度为24~27μm,所述热障陶瓷层为42~51μm,所述自润滑工作层为27~30μm。

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