[发明专利]铜-二硫化钼自润滑导电涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种铜-二硫化钼自润滑导电涂层，其特征是：所述铜-二硫化钼自润滑导电涂层由二硫化钼和金属铜粉经过真空粉末冶金法制备，其涂层组分质量比为：铜:二硫化钼:余量=(75~90):(8~22):(2~3)；涂层厚度：150μm~300μm；涂层的体积电阻率：5~13.8×10^-8Ω·m；涂层的摩擦系数：0.04~0.09；大气环境下载流为I≦30A，滑动速度≦10m/s时，涂层的摩擦系数小于等于0.3。

2.根据权利要求1所述的铜-二硫化钼自润滑导电涂层，其特征是：所述铜-二硫化钼自润滑导电涂层的优选组分质量比为：铜:二硫化钼:余量=(80~85):(10~15): (0.5~1)。

3.一种制备权利要求1或2所述的铜-二硫化钼自润滑导电涂层的方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：

a）将市售铜包覆二硫化钼、铜粉和市售二硫化钼粉体，根据所需涂层中组分质量比，在无水乙醇介质中进行球磨混合，控制球磨转速为100~150r/min，混合时间为12~24h，混磨介质为玛瑙球；

b）将上述混合粉末在40~80℃下烘干，烘干后将所述混合粉末在真空中烧结，烧结温度为800~1200℃，恒温1~2h；

c）将烧结后块体破碎形成粉体，所得粉体组分质量比为：铜:二硫化钼:余量=(75~90):(8~22):(2~3)，所选粉体平均粒径为75μm左右； 

d）采用步骤c所得粉体为原料，利用大气等离子喷涂方法制备铜-二硫化钼自润滑导电涂层，大气等离子喷涂设备为：美国美科公司大气等离子喷涂设备，使用ABB机械臂，喷枪为美国美科9MB Plasma Gun，送粉器为ZB-80型双筒送粉器，载气为氩气；喷涂前对金属基材进行表面预处理，所述基材为：A3低碳钢、不锈钢、LY12硬铝合金和轴承钢。

e）铜-二硫化钼自润滑导电涂层的参数测定：

ⅰ.铜-二硫化钼自润滑导电涂层的体积电阻率采用四探针法测定，采用美国Quantum Design公司综合物理性能测试仪器型号PPMS-9测试体积电阻，测定的体积电阻率范围为5~13.8×10^-8Ω·m，计算铜-二硫化钼自润滑导电涂层体积电阻率的公式如下：

   

公式中：

ρ_v -体积电阻率，单位为欧姆·米( Ω·m)；

R_v-铜基涂层的体积电阻,单位欧姆(Ω)；

B -涂层横截面的宽度，单位米(m)；

D -涂层厚度，单位米(m)；

L-涂层测试电极间长度，单位米(m)；

ⅱ.用型号HST-10载流高速摩擦磨损试验机测定的大气环境下载流I≦30A，滑动速度≦10m/s时，摩擦系数小于等于0.3；摩擦系数由HST-100型载流高速摩擦磨损试验机摩擦磨损设备直接读取，摩擦系数为0.04~0.09；

ⅲ.磨损率依据测试实验前后销试样（2）质量变化来确定，用精度为0.1mg的FA1104分析天平分别对试验前后的左右销试样（2）进行称重，然后取其平均值，计算铜-二硫化钼自润滑导电涂层磨损率的公式如下：

△W=（m₁-m₂）/L

式中：

△W-磨损率 mg/L

m₁-试验前左右销试样的平均质量mg；

m₂-试验后左右销试样的平均质量mg；

L -滑动距离m；

ⅳ.铜-二硫化钼自润滑导电涂层厚度检测方法是采用游标卡尺，在试样上每隔10mm测定涂层厚度一次，共计15次的平均值减去基材厚度的平均值，也可以通过日本日立S-4800扫描电镜对涂层横截面试样进行观测得到；涂层的成分采用日本理学D-MAX-2500PC型X射线衍射仪测定，测试参数为：Cu靶Kα辐射，特征波长为0.15406 nm，衍射角（2θ）范围为20~80°，扫描速度为4°/min，扫描步长为0.02°，电压为40kV，电流为100mA；采用S-4800场发射扫描电子显微镜对粉体、涂层截面形貌、磨痕形貌进行观察，加速电压为20 kV；采用INCA ENERGY SEM250型能谱分析仪对涂层及磨痕表面进行元素分析。