[发明专利]一种具有高摩擦系数和低磨损率的无机涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有高摩擦系数和低磨损率的无机涂层及其制备方法，所述涂层采用Mo‑ZrC复合粉体为原料，在金属基材上喷涂得到，所述涂层中ZrC含量为10~80vol.%。本发明提出将ZrC作为第二相引入Mo涂层，即将金属材料Mo与高硬度陶瓷材料ZrC组合，保持高摩擦系数的特点，同时降低其磨损率，从而延长其使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种具有高摩擦系数和低磨损率的无机涂层材料及其制备方法，属于耐磨材料领域。

背景技术

耐磨涂层作为表面改性的一种手段，能够赋予基体材料优异的耐磨性能，延长其使用寿命。因此，耐磨涂层的研究一直受到人们的广泛关注。耐磨涂层材料通常要求低摩擦系数，但是，某些特定应用场合需要高摩擦系数涂层材料，如汽车同步器等。同步器是汽车变速箱的重要部件之一，能够有效地降低汽车换挡过程中的震动、冲击和噪音，从而提高汽车操纵的稳定性和行驶的安全性。改变同步器结构和同步器锥面的摩擦材料是提高同步器性能的最主要手段。为确保变速箱良好的工作性能，要求同步器摩擦内衬材料具有高而稳定的摩擦系数、良好的耐磨性、耐高温、优异的抗冲击载荷能力等综合性能。

金属钼(Mo)具有抗腐蚀、耐粘着磨损、高导热率、低膨胀系数以及优异的抗热冲击性能等特点，常被用于改善减速器同步环、内燃机活塞环的摩擦学性能[1.ByoungchulHwang，Sunghak Lee，Jeehoon Ahn，Correlation of Microstructure and WearResistance of Molybdenum Blend Coatings Fabricated by Atmospheric PlasmaSpraying，Mat.Sci.Eng.A.，2004,366:152-163]。目前，制备钼涂层的工艺有爆炸喷涂、火焰喷涂和等离子喷涂等[2.Guo Jin，Bin-shi Xu，Hai-dou Wang，Qing-fen Li，Shi-chengWei.Tribological properties of molybdenum coatings sprayed by electro-thermalexplosion directional spraying.Surface&Coatings Technology.201(2007):6678-6680；3.蒲泽林，刘宗德，杨昆，毛雪平.电热爆炸定向喷涂法制备钼涂层.稀有金属材料与工程.第34卷，第4期，670-672页，2005.]。爆炸喷涂技术工艺较复杂，此方法制备钼涂层仅见实验室报道。工业应用较多的是氧-乙炔火焰丝材喷涂方法[4.Yan Shuqun.Study ofTechnology for Mo-Base Coating[J].Hunan Metallurgy，2001,2:17～19]，该方法设备简单，但所制备的钼涂层孔隙率较大，涂层内部结合较差，导致其耐磨性能降低、使用寿命偏短。等离子喷涂涂层具有孔隙率低、结合强度高、喷涂原料为粉体、喷涂材料范围广等特点。Byoungchul Hwang等[5.Byoungchul Hwang，Jeehoon Ahn，Sunghak Lee.Effects ofblending elements on wear resistance of plasma-sprayed molybdenum blendcoatings used for automotive synchronizer rings.Surface&CoatingsTechnology.194(2005):256-264]采用等离子喷涂方法制备了用于汽车同步器的等离子喷涂钼合金涂层，并研究了添加合金元素对其耐磨性能的影响。Mo属于金属材料，易于进行机械加工，但同时其硬度较低(1500MPa～1600MPa)，导致其耐磨损性能降低，使用寿命较短。在钼涂层中添加陶瓷组分，有利于改善其耐磨性能。