[发明专利]一种高温摩擦环境下燃烧室内壁防护涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高温摩擦环境下燃烧室内壁防护涂层，所述防护涂层由复合粉体制备而成，所述复合粉体按质量百分比包括：85wt％～90wt％金属陶瓷粉末、5wt％～10wt％WS₂粉末、5wt％～10wt％氟化物粉末，所述氟化物粉末由CeF₃、LaF₃按照质量比1:1混合而成，该防护涂层耐磨性能好，本发明还公开一种高温摩擦环境下燃烧室内壁防护涂层的制备方法，该方法操作简单，获得的防护涂层与基材结合强度高。

技术领域

本发明涉及涂层防护技术领域，尤其涉及一种高温摩擦环境下燃烧室内壁防护涂层及其制备方法。

背景技术

随着发动机的发展，燃烧室的温度不断提升，各种热端部件工作环境愈发恶劣，需要在燃烧室内壁形成防护涂层，以保证基体材料使用过程中不会超过其最高使用温度，从而保证热端部件的使用寿命尽可能延长。

传统制备涂层的方法较多，如粉末法、浆料法、气相沉积、真空喷镀、浸入法、高温喷涂法及焊接熔覆等方法。其中热喷涂是一种应用极为广泛的涂层制备方法。该方法制备涂层成本较低、制备效率高。但该技术制备的涂层存在一定的孔隙率，且涂层与基材之间为机械嵌合，结合强度不高，在高温及应力状态下易发生开裂或剥离，该方法所制备的涂层不宜在高载荷，高速工作的零部件应用。

为此，亟需提供一种高温摩擦环境下燃烧室内壁防护涂层及其制备方法，以获得致密度高、结合强度好的防护涂层。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有孔隙率高、结合强度低的问题，而提出的一种高温摩擦环境下燃烧室内壁防护涂层及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种高温摩擦环境下燃烧室内壁防护涂层，所述防护涂层由复合粉体制备而成，所述复合粉体按质量百分比包括：85wt％～90wt％金属陶瓷粉末、5wt％～10wt％WS₂粉末、5wt％～10wt％氟化物粉末，所述氟化物粉末由CeF₃、LaF₃按照质量比1:1混合而成。

所述金属陶瓷粉末由1wt％～3wt％的微量元素、30wt％～35wt％为Cr₃C₂和余量为NiCr组成。

所述微量元素包括稀土元素、硅、硼和氧化镧中一种或几种。

所述防护涂层厚度为1～3mm。

为了实现上述目的，本发明还采用了如下技术方案：一种高温摩擦环境下燃烧室内壁防护涂层的制备方法，其包括：

第一步、获得复合粉体；

第二步、复合粉体制成涂覆物并涂在预处理的基材表面，获得预置涂层；

第三步、利用激光束对所得预置涂层表面进行扫描，使预置涂层接受激光照射后熔化。

第一步具体采用如下方法：将CeF3粉末和LaF3粉末按照质量比1:1的比例混合得到氟化物粉末，然后将85wt％金属陶瓷粉末、5wt％～10wt％WS2粉末、5wt％～10wt％氟化物粉末混合，通过高能球磨以及网筛过程，制得复合粉体。

第二步具体采用如下方法：将复合粉体用粘结剂调制成糊状后均匀涂覆在已经预处理后的基材表面，涂覆厚度为1～3mm，在50℃烘干箱中静置后获得预置涂层。

第三步中所述激光熔覆参数包括：激光功率为1500～3000W，扫描线速度为0.05～0.3m/s，离焦量为30～90mm。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)利用激光熔覆技术激光束能量密度集中，利用率高，且在惰性气体条件下加工避免了氧化反应的发生，制备出致密度高、与基材结合强度好的防护涂层，解决了传统涂层高温下耐磨性下降的问题。