本发明涉及铝合金加工技术领域，尤其涉及一种耐磨铝合金及其制备方法。
背景技术：
铝合金由于具有优良的导热、导电、比强度高以及比重小等优点，在现代工业中得到广泛应用，但因铝合金有着质软、摩擦系数及磨损率高等缺点，限制了其进一步应用。目前，铝合金经过阳极氧化处理后，其表面的硬度和耐磨性能够得到提高，并且，有学者尝试了在阳极氧化后形成的多孔结构中填充自润滑材料，希望在铝合金表面得到自润滑复合材料，但由于阳极氧化形成的膜层孔径一般只有十几个纳米，这给填充增加了很大的难度，即使填充了也只能得到很薄的自润化层，对于提高铝合金的耐磨性能并没有太大的帮助。激光熔覆是利用高能激光束辐照，通过迅速熔化，扩展和凝固，在基材表面熔覆一层具有特殊物理、化学性能的材料，构成一种新的复合材料，以弥补基材所缺少的高性能，能充分发挥二者的优势，克服彼此的不足。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐磨铝合金及其制备方法。采用特殊的自润滑材料通过激光熔覆工艺，在铝合金表面形成自润滑层，从而提高铝合金的耐磨性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种耐磨铝合金，包括铝合金基材和附着在铝合金基材表面的自润滑复合材料，所述自润滑复合材料包括组分：铝粉50～60重量份，硅粉3～5重量份，二硫化钨粉20～25重量份，聚醚醚酮15～20重量份。
优选的，所述铝合金基材为7系铝合金。
一种耐磨铝合金的制备方法，包括步骤：对铝合金基材进行粗化处理，将二硫化钨粉末，硅粉，铝粉混合均匀，涂敷在铝合金表面，所得预涂层充分干燥后在惰性气体保护下采用激光束辐照，形成预涂层熔池，然后立刻进行惰性气体高压粉末喷涂，将聚醚醚酮粉末均匀喷射到熔池表面。
优选的，所述预涂层干燥温度为80～120℃。
优选的，所述激光束功率采用0.6～1kw，激光束的扫描速度15～20mm/s。
优选的，惰性气体采用氮气，压力0.8～1mpa。
本发明的有益效果：
通过界面冶金结合，在铝合金表面得到si-al连续相骨架结构，提高了涂层与基材的附着力，二硫化钨和聚醚醚酮镶嵌在骨架材料中形成自润滑耐磨层，极大地降低了铝合金表面的摩擦系数，提高材料的耐磨性能。
此外，还具有以下创新点：
(1)通过后续高分子材料的喷涂，巧妙的解决了高分子自润滑材料在高温工艺中的应用限制；
(2)采用冶金结合，解决了传统铝合金表面与自润滑涂层附着力不好的缺陷；
(3)通过聚醚醚酮与二硫化钨自润滑材料的并用，增加了自润滑层抗极压性能和抗氧化性能，拓宽了铝合金的基材的使用范围。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明的耐磨铝合金，包括铝合金基材和附着在铝合金基材表面的自润滑复合材料，所述自润滑复合材料包括组分：铝粉50～60重量份，硅粉3～5重量份，二硫化钨粉20～25重量份，聚醚醚酮15～20重量份。
上述组分中，铝粉与硅粉可在激光熔覆过程中形成si-al连续相骨架结构，提高涂层与基材的附着力；二硫化钨和聚醚醚酮镶嵌在骨架材料中形成自润滑耐磨层，大大降低了铝合金表面的摩擦系数，提高了材料的耐磨性。
本发明表面自润滑耐磨铝合金的制造方法，包括步骤：将铝合金基材进行粗化处理，处理方法可以是喷砂，打磨等方法，在将铝合金面的杂志去除，将二硫化钨粉末，硅粉，铝粉以及粘接剂混合均匀后，涂敷在铝合金表面，形成预涂层，将预涂层充分干燥后在惰性气体保护下，采用激光束辐照所述预涂层，然后在激光束扫描后的预涂层熔池上，立刻进行的惰性气体高压粉末喷涂，将聚醚醚酮粉末均匀喷射到熔池表面，其中预涂层的干燥温度可以为80～120℃，所述激光束功率可以为0.6～1kw，激光束的扫描速度15～20mm/s，其中惰性气体可以采用氮气，压力0.8～1mpa，以此在铝合金表面得到si-al连续相骨架结构，并使二硫化钨和聚醚醚酮镶嵌在骨架材料中形成的自润滑耐磨层。
现有铝合金在提高耐磨性能时，通常会在表面涂布自润滑涂层或者在铝合金表面形成多孔组织在填充自润滑材料，而传统工艺制备的自润滑涂层存在附着力差，膜层较薄等缺陷，本发明采用激光熔覆工艺，能很好的控制厚度，延长产品的使用周期，本发明通过界面的冶金结合，大大的提高了自润滑层的附着力。
在耐磨材料的选择方面，传统的工艺大多采用ptfe材料，尽管该材料有着良好的自润滑效果，但因其自身强度较低，限制了其应用的范围。本发明采用ws2与聚醚醚酮作为自润滑材料，通过后续高分子材料的喷涂，巧妙的解决了高分子自润滑材料在高温工艺中的应用限制，同时采用冶金结合，解决了传统铝合金表面与自润滑涂层的附着力不好的缺陷。通过聚醚醚酮与二硫化钨自润滑材料的并用，提高了抗极压性能和抗氧化性能，可用于高温、高压、高真空、高负荷、高转速、高辐射、强腐蚀、超低温等各种苛刻条件下的润滑，有利于扩大铝合金的应用范围。
7系铝合金属于航空用铝镁锌铜合金，有良好的耐磨性，而降低铝合金表面的摩擦系数，降低磨耗，提高其耐磨性，对扩展其应用具有重要意义。
以下通过详细实施例对本发明进行说明。
以下实施例中，所用的铝合金基材为7050铝合金板。
实施例1
将铝合金基材进行喷砂处理，采用去离子水喷淋除去基材杂质，按照质量份将50份铝粉，5份硅粉，20份二硫化钨均匀混合成浆料，再将混合浆料通过刮涂涂布在铝合金表面形成预涂层，预涂层在110℃下充分干燥，通过激光束辐照扫描预涂层，所述激光束功率采用0.8kw，扫描速度设为15mm/s，在预涂层形成熔池后，通过高压惰性气体均匀喷射20份聚醚醚酮在熔池上，惰性气体材料氮气，压力0.8mpa，以此在铝合金表面得到si-al连续相骨架结构，二硫化钨和聚醚醚酮镶嵌在骨架材料中的自润滑耐磨层，所制备的耐磨材料对低碳钢的动摩擦系数为0.12，而未经处理的铝合金基材对低碳钢的动摩擦系数为0.47。
实施例2
将铝合金基材进行打磨处理，采用去离子水喷淋除去基材杂质，按照质量份将60份铝粉3份硅粉，25份二硫化钨均匀混合成浆料，再将混合浆料通过刮涂涂布在铝合金表面形成预涂层，预涂层在100℃下充分干燥，通过激光束辐照扫描预涂层，所述激光束功率采用1.0kw，扫描速度设为20mm/s，在预涂层形成熔池后，通过高压惰性气体均匀喷射15份聚醚醚酮在熔池上，惰性气体材料氮气，压力0.9mpa，以此在铝合金表面得到si-al连续相骨架结构，二硫化钨和聚醚醚酮镶嵌在骨架材料中的自润滑耐磨层，所制备的耐磨材料对低碳钢的动摩擦系数为0.19。
实施例3
将铝合金基材进行打磨处理，采用去离子水喷淋除去基材杂质，按照质量份将60份铝粉5份硅粉，23份二硫化钨均匀混合成浆料，再将混合浆料通过刮涂涂布在铝合金表面形成预涂层，预涂层在90℃下充分干燥，通过激光束辐照扫描预涂层，所述激光束功率采用1.0kw，扫描速度设为15mm/s，在预涂层形成熔池后，通过高压惰性气体均匀喷射18份聚醚醚酮在熔池上，惰性气体材料氮气，压力0.9mpa，以此在铝合金表面得到si-al连续相骨架结构，二硫化钨和聚醚醚酮镶嵌在骨架材料中的自润滑耐磨层，所制备的耐磨材料对低碳钢的动摩擦系数为0.14。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。