[发明专利]一种高粗糙度可再生的高摩擦系数耐磨涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高粗糙度可再生的高摩擦系数耐磨涂层及其制备方法，1)采用金属作为包覆材料，金属陶瓷颗粒作为被包覆材料，用金属包覆金属陶瓷颗粒制成喷涂粉末原料；其中，作为包覆材料的金属与作为被包覆材料的金属陶瓷颗粒所用的金属相同或热物理性能相近；2)采用热喷涂方法将步骤1)制得的喷涂粉末原料加热至作为包覆材料的金属相完全熔化或接近完全熔化的状态，形成被包覆材料的金属陶瓷颗粒芯部不熔化的半熔粒子，碰撞金属基体后喷涂沉积在金属基体表面形成金属陶瓷涂层，即高粗糙度可再生的高摩擦系数耐磨涂层。本发明将为高性能长寿命高粗糙度可再生的金属基耐磨涂层制备提供一种新方法。

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，涉及一种耐磨涂层的制备方法，尤其是一种高粗糙度可再生的高摩擦系数耐磨涂层及其制备方法。

背景技术

耐磨涂层广泛应用于石油化工、航空航天、舰船等现代化工业及军事领域，是提高金属材料构件表面耐磨损性能、提高产品质量与寿命的重要方法。以硬质陶瓷相与具有良好塑性和韧性的金属相构成的金属陶瓷复合涂层为当前应用最为广泛的耐磨涂层体系。以最具代表性的WC-Co硬质合金涂层为例，该涂层不仅具有高的硬度与耐磨损性能，且具有一定的韧性，是一种优异的常用耐磨涂层。

传统的硬质合金耐磨涂层尽管具有优异的耐磨损性能，然而其表面粗糙度相对较低，并且在磨损过程中，其表面粗糙度不断下降，使其表面摩擦系数不断降低。而在一些特殊领域，如大型舰船飞行甲板，其表面耐磨涂层不仅需要具有优异的耐磨损性能，且需要优异的防滑性能，即表面需要具有较高的粗糙度和摩擦系数。同时，在服役过程中，表面摩擦系数应不随服役时间而变化，要求具有较长的服役寿命。而如上所述，传统的硬质合金涂层难以同时满足上述性能要求。

因此，通过材料及工艺设计，开发具有高表面粗糙度、高摩擦系数、且表面粗糙度稳定的新型长寿命耐磨涂层对于满足如舰船飞行甲板防滑涂层等特殊领域应用具有重要意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高粗糙度可再生的高摩擦系数耐磨涂层及其制备方法，能够使耐磨涂层不仅具有优异的耐磨损性能，且表面粗糙度和表面摩擦系数在摩擦磨损过程中不随时间变化而变化，保证较长的服役寿命，从而有效解决传统耐磨涂层表面粗糙度低且表面摩擦系数不断降低的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开的一种高粗糙度可再生的高摩擦系数耐磨涂层制备方法，包括以下步骤：

1)采用金属作为包覆材料，金属陶瓷颗粒作为被包覆材料，用金属包覆金属陶瓷颗粒制成喷涂粉末原料；

其中，作为包覆材料的金属与作为被包覆材料的金属陶瓷颗粒所用的金属相同或热物理性能相近；

作为被包覆材料的金属陶瓷颗粒为由致密的金属粘接相(金属陶瓷中的金属)将陶瓷颗粒相粘结在一起构成牢固的的金属陶瓷颗粒；

2)采用热喷涂方法将步骤1)制得的喷涂粉末原料加热至作为包覆材料的金属相完全熔化或接近完全熔化的状态，形成被包覆材料的金属陶瓷颗粒芯部不熔化的半熔粒子，碰撞金属基体后喷涂沉积在金属基体表面形成金属陶瓷涂层，即高粗糙度可再生的高摩擦系数耐磨涂层。

优选地，步骤2)中，热喷涂操作时，作为包覆材料的金属熔化后与被包覆材料金属陶瓷颗粒中的金属粘接相形成冶金结合，并填充在未熔化的金属陶瓷颗粒形成的孔隙中，形成致密的金属-金属陶瓷复合涂层。

优选地，作为包覆材料的金属占金属和被包覆金属陶瓷颗粒总质量的30％～45％；作为包覆材料的金属选用Ni、NiCo、或NiCr合金；且作为被包覆材料的金属陶瓷颗粒具有近球形形貌，颗粒尺寸为30～150μm。

优选地，作为被包覆材料的金属陶瓷颗粒为Co基WC金属陶瓷颗粒，Co基WC金属陶瓷颗粒中Co的质量分数为5％～17％；