一种自蔓延方法制备NiAl系金属间化合物复合自润滑涂层的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于堆焊技术领域，尤其涉及一种制备NiAl系金属间化合物复合自润滑涂层的方法。
【背景技术】
[0002]自蔓延高温合成(SHS)是一种快速、简单、经济的NiAl涂层制备与连接技术，因此引起了国内外学者的广泛关注。用热源从反应体系一端进行点燃，当端点温度达到引燃温度时，反应体系开始发生反应并释放足够的热量使相邻未反应区域也达到引燃温度，最终燃烧蔓延整个反应体系，燃烧合成得到了最终的产物。自蔓延高温合成方法主要用于材料的合成、异种材料连接、涂层制备等。
[0003]N1-Al系金属间化合物的熔点高、硬度高、比重轻、热导率较高，并且具有优异的抗氧化性能以及良好的高温稳定性能，在涂层材料方面具有很好的应用前景。
[0004]固体润滑剂可以在摩擦副接触表面上形成稳定、连续的硬质或软质保护膜，从而防止摩擦副破坏，满足高温、重载、真空、高辐射等工况条件下的润滑需求。按基本原料划分，可以分为软金属、金属化合物、无机物、有机物。其中金属化合物二硫化钼是一种工业应用广泛的固体润滑剂。二硫化钼润滑涂层的制备方法有磁控溅射、离子束辅助沉积、火焰喷涂、环氧树脂粘结等。其中物理气相沉积制备的二硫化钼涂层厚度小，耐磨时间短，工艺复杂，成本高。有机物粘结的二硫化钼涂层，受制于有机物基体本身限制，使用温度有限。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是要解决现有方法制备的自润滑涂层耐磨时间短、工艺复杂、成本高以及使用温度有限的问题，而提供一种自蔓延方法制备NiAl系金属间化合物复合自润滑涂层的方法。
[0006]本发明的一种自蔓延方法制备NiAl系金属间化合物复合自润滑涂层的方法按以下步骤进行:
[0007]一、将Ni粉和A1粉混合均匀，然后在压力为180MPa?360MPa的条件下保压15min?30min，得到N1-Al压坯；所述的Ni粉和A1粉的摩尔比为(0.8?1.2):1 ；
[0008]二、将Ni粉、A1粉和二硫化钼球磨混合0.5h?1.5h，然后在压力为180MPa?360MPa的条件下保压15min?30min，得到3Ni_Al_MoS2压坯；步骤二中所述的A1粉与步骤一中所述的A1粉的摩尔比为1:1 ;步骤二中所述的Ni粉与步骤二中所述的A1粉的摩尔比为(2.8?3.2):1 ;步骤二中所述的Ni粉和A1粉的总质量与二硫化钼的质量比为100:(5 ?20)；
[0009]三、在底座上从下至上依次叠放下隔热层、金属基体、步骤一得到的N1-Al压坯、步骤二得到的3N1-Al-MoS2S坯和上隔热层，在上隔热层上施加压力，压力为lOMPa?40MPa，然后点燃步骤一得到的N1-Al压坯，燃烧完成后撤销上隔热层上施加压力，得到NiAl系金属间化合物复合自润滑涂层。
[0010]本发明有益效果
[0011]本发明的方法公开了一种在金属材料表面制备自润滑涂层的自蔓延高温合成的方法。该方法是将固相润滑颗粒预先混合在镍铝自蔓延粉末中，施加一定压力下，在金属表面引燃。粉末自蔓延燃烧合成镍铝金属间化合物涂层，释放出热量实现涂层与基体的连接。固体润滑颗粒在自蔓延制备过程中镶嵌在涂层中，随着摩擦过程涂覆在摩擦界面，实现自润滑效果。自蔓延制得的NiAl金属间化合物，摩擦系数最小可达0.2。这个过程主要借助金属粉末自蔓延燃烧释放的热量，实现涂层的制备、基体的连接和固体润滑颗粒的加入。加入固体润滑颗粒的涂层相比钢基体和不加固体润滑颗粒的镍铝金属间化合物，摩擦系数降低。本发明制得的涂层具有明显的润滑效果，且制备涂层过程比较快速、效率高，且节省能源、绿色环保。
【附图说明】
[0012]图1为试验一至六的步骤三中各原料放置示意图沾为压头，b为隔热层，c为步骤二得到的3N1-Al-MoS2S还，d为步骤一得到的N1-Al压还，e为金属基体，f为底座；
[0013]图2为试验一至三得到的NiAl系金属间化合物复合自润滑涂层的摩擦磨损性能曲线图；其中A为试验一，B为试验二，C为试验三；
[0014]图3所示的试验三至六得到的NiAl系金属间化合物复合自润滑涂层连接强度曲线图；其中1为试验四、2为试验五，3为试验六，4为试验三。
【具体实施方式】
[0015]【具体实施方式】一:本实施方式的一种自蔓延方法制备NiAl系金属间化合物复合自润滑涂层的方法按以下步骤进行:
[0016]一、将Ni粉和A1粉混合均匀，然后在压力为180MPa?360MPa的条件下保压15min?30min，得到N1-Al压坯；所述的Ni粉和A1粉的摩尔比为(0.8?1.2):1 ；
[0017]二、将Ni粉、A1粉和二硫化钼球磨混合0.5h?1.5h，然后在压力为180MPa?360MPa的条件下保压15min?30min，得到3Ni_Al_MoS2压坯；步骤二中所述的A1粉与步骤一中所述的A1粉的摩尔比为1:1 ;步骤二中所述的Ni粉与步骤二中所述的A1粉的摩尔比为(2.8?3.2):1 ;步骤二中所述的Ni粉和A1粉的总质量与二硫化钼的质量比为100:(5 ?20)；
[0018]三、在底座上从下至上依次叠放下隔热层、金属基体、步骤一得到的N1-Al压坯、步骤二得到的3N1-Al-MoS2S坯和上隔热层，在上隔热层上施加压力，压力为lOMPa?40MPa，然后点燃步骤一得到的N1-Al压坯，燃烧完成后撤销上隔热层上施加压力，得到NiAl系金属间化合物复合自润滑涂层。
[0019]本实施方式的方法公开了一种在金属材料表面制备自润滑涂层的自蔓延高温合成的方法。该方法是将固相润滑颗粒预先混合在镍铝自蔓延粉末中，施加一定压力下，在金属表面引燃。粉末自蔓延燃烧合成镍铝金属间化合物涂层，释放出热量实现涂层与基体的连接。固体润滑颗粒在自蔓延制备过程中镶嵌在涂层中，随着摩擦过程涂覆在摩擦界面，实现自润滑效果。自蔓延制得的NiAl金属间化合物，摩擦系数最小可达0.2。这个过程主要借助金属粉末自蔓延燃烧释放的热量，实现涂层的制备、基体的连接和固体润滑颗粒的加入。加入固体润滑颗粒的涂层相比钢基体和不加固体润滑颗粒的镍铝金属间化合物，摩擦系数降低。本实施方式制得的涂层具有明显的润滑效果，且制备涂层过程比较快速、效率高，且节省能源、绿色环保。
[0020]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一中所述的Ni粉和A1粉的摩尔比为1:1。其他步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0021]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:步骤一中在压力为270MPa的条件下保压20min?25min，得到Ni_Al压坯。其他步骤及参数与【具体实施方式】一或二相同。
[0022]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤二中所述的Ni粉与步骤二中所述的A1粉的摩尔比为3:1。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0023]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤二中所述的Ni粉和A1粉的总质量与二硫化钼的质量比为100: (8?12)。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0024]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:步骤二中将Ni粉、A1粉和二硫化钼球磨混合lh。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0025]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是:步骤二中然后在压力为270MPa的条件下保压20min?25min，得到3Ni_Al_MoS2压坯。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0026]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是:步骤三中所述的金属基体材料为钢。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至七之一相同。
[0027]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同的是:步骤三中在上隔热层上施加压力，压力为20MPa?30MPa。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至八之一相同。
[0028]采用以下试验来验证本发明的有益效果
[0029]试验一、本试验的一种自蔓延方法制备NiAl系金属间化合物复合自润滑涂层的方法按以下步骤进行:
[0030]一、将Ni粉和A1粉