[发明专利]一种空气轴承与转子涂层用复合粉体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高温耐磨自润滑复合粉体材料制备技术领域，特别涉及一种空气轴承与转子涂层用复合粉体及其制备方法。

背景技术

根据未来发展型发动机的总体指标要求：发动机低温贮存温度为-55℃。随着导弹使用环境温度不断降低，发动机在低温条件下启动时，存在贫油、重载的使用条件，综合技术指标十分苛刻，轴承的可靠性寿命受到严峻考验。发动机启动瞬间最低温度可以达到-55℃，润滑油在此温度条件下粘度较高，无法正常对一些转动副起润滑作用，导致在启动过程中，发动机工作可靠性大幅度降低，严重时甚至导致轴承卡涩；发展型发动机需进行增推改型，发动机用轴承负载提高，运转转数增大(70000转/分钟)，轴承的最高温度也随之提高，其工作温度将达到650℃，轴承在如此高的温度下，传统的油润滑体系已无法满足新型发动机的使用要求。因此，必须研制出耐高温同时低温工作能力较强的新型轴承和相关摩擦副，以满足型号研制的迫切需求。

国外常用的高、低温性能优异的新型轴承为空气轴承，该轴承和转子系统使用等离子喷涂耐高温固体润滑剂涂层，其最高使用温度可达650℃，与之配伍的箔片式摩擦副的涂层为Cu基合金。空气轴承相对普通轴承其特点为：取消了润滑系统大大简化结构、轴承工作温度范围大幅度拓宽、承载能力提高、工作摩擦损耗小、轴承工作寿命大大延长、振动小。国内空气轴承技术已基本掌握，目前急需耐高温固体润滑剂涂层与其配套使用，该涂层以其优良的自润滑、抗磨损、耐高低温特性，而成为国外先进机型的首选方案，该涂层技术在国内的研究尚属起步阶段，无成功应用先例。因而该涂层材料的研究，可以解决新型弹用发动机研制的急需，同时也将填补国内该领域的空白。

综上所述，采用高压氢还原-固相合金化技术制备NiCr-Cr₂O₃-Ag-BaF₂/CaF₂包覆粉体，然后用等离子喷涂工艺制备高温耐磨自润滑涂层，是一种高性能、较理想的涂层制备工艺。

目前，尚没有关于空气轴承与转子用涂层复合粉体的制备方法的研究和专利报道。本发明采用熔融、破碎、球磨、高压氢还原包覆镍层、固相合金化，最终将粉末制备成NiCr-Cr₂O₃-Ag-BaF₂/CaF₂包覆粉体。该种粉末材料特别适合于等离子喷涂制备空气轴承与转子自润滑涂层，该工艺流程简单、设备投入小、技术含量高。

发明内容

本发明的目的是提供一种空气轴承与转子高温耐磨自润滑涂层用复合粉体及其制备方法。

本发明提供一种空气轴承与转子涂层用复合粉体，该复合粉体成分相按重量比如下：NiCr：50～70％，Cr₂O₃：5～20％，BaF₂/CaF₂：5～15％，Ag：5～15％，其中，优选的比例如下：NiCr：50～60％，Cr₂O₃：10～20％，BaF₂/CaF₂：10～15％，Ag：10～15％。

所述NiCr中Ni与Cr的重量比为(3～4)∶1，所述BaF₂/CaF₂中BaF₂与CaF₂重量比为1∶2。

本发明还提供一种空气轴承与转子涂层用复合粉体的制备方法，该复合粉体成分相按重量比如下：NiCr：50～70％，Cr₂O₃：5～20％，BaF₂/CaF₂：5～15％，Ag：5～15％，其制备方法如下，

(1)将BaF₂和CaF₂粉体按照重量比为1∶2的比例混合，在洁净的石墨坩锅内熔化，冷却，成块状共晶体，将块状共晶体粉碎、球磨制备成1～10μm的粉体；

(2)将BaF₂/CaF₂共晶粉、Ag粉、Cr₂O₃粉、水和粘接剂进行湿磨，所述的粘结剂可选用聚乙烯醇，制成料浆进行离心喷雾造粒。采用离心式喷雾干燥将均匀稳定的浆料进行喷雾干燥制粒，进口温度为330～350℃，出口温度为170～200℃，离心雾化盘转速为9000r/min；