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Ni包MoS2自润滑Cr3C2-NiCr涂层的制备方法

阅读:1033发布:2020-05-08

专利汇可以提供Ni包MoS2自润滑Cr3C2-NiCr涂层的制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及H13 钢 表面性能优化领域,公开了Ni包MoS2自润滑Cr3C2-NiCr涂层的制备方法。该处理方法采用激光 热 喷涂 技术在H13热作模具钢表面制备了Cr3C2-NiCr+10%Ni/MoS2涂层,将Cr3C2硬质相和MOS2润滑相添加到NiCr涂层中,提高了涂层的显微硬度和自润滑性能,其摩擦与磨损性能随着 温度 的升高而得到了进一步的提高。本发明中解决了低熔点的MoS2在喷涂过程中 氧 化失效的难题,所制备的涂层具有优异的减摩降磨性能,广泛地应用于热作模具表面改性处理。,下面是Ni包MoS2自润滑Cr3C2-NiCr涂层的制备方法专利的具体信息内容。

1.Ni包MoS2自润滑Cr3C2-NiCr涂层的制备方法,其特征在于包含如下步骤:
1)对基材打磨、抛光喷砂处理后,经乙醇清洗后备用;
2)将Cr3C2-NiCr粉和Ni包MoS2按质量分数9:1混合后,采用激光喷涂方法,制备本发明专利的Ni包MoS2自润滑Cr3C2-NiCr涂层。
2.如权利要求1所述的Ni包MoS2自润滑Cr3C2-NiCr涂层的制备方法,其特征在于,所述步骤1)中的基材为经淬火和高温回火后H13热作模具
3.如权利要求1所述的Ni包MoS2自润滑Cr3C2-NiCr涂层的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中喷涂材料为Cr3C2-NiCr合金粉末和Ni包MoS2的混和粉末,其中Cr3C2与NiCr质量分数为75%:25%,Cr3C2-NiCr与Ni包MoS2的质量分数为90%:10%,粒度为-140~+320目,采用球磨机混合时间为1h。
4.如权利要求1所述的Ni包MoS2自润滑Cr3C2-NiCr涂层的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中采用的激光热喷涂参数:激光功率为1500W;光斑直径为5mm;送粉速率为8g/min;
氩气进给速度为15L/min;搭接率为75%。

说明书全文

Ni包MoS2自润滑Cr3C2-NiCr涂层的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及Ni包MoS2固体润滑Cr3C2-NiCr涂层的制备方法,主要应用热作模具的表面改性处理,具有高温减摩降磨作用,属于先进材料领域。

背景技术

[0002] 模具是制造业的核心装备,50%以上的机械零件是通过模具进行成形获得,在制造领域占有重要的地位。其中热作模具在高温环境中工作,对模具磨损性能提出更高的要求。在工作过程中,热作模具与所成形的零件频繁产生摩擦,80%以上模具是由表面磨损而引起的失效。涂层技术是解决高温磨损的有效措施之一,与硬铬、渗、渗氮和气相沉积相比,激光喷涂具有低成本和高效率的优点,在热作模具表面处理上的应用越来越广泛。
[0003] NiCr涂层具有优异的抗高温化、磨损和腐蚀性能,是硬质润滑耐磨涂层的良好结合剂,耐磨相(Cr3C2、Cr2O3、WC和B4C等)和润滑相(MOS2、六方氮化hBN和Ag等)添加到NiCr涂层中,可以提高涂层硬度、改善摩擦磨损性能。其中Cr3C2在金属碳化物中抗高温氧化能最强,且具有良好耐磨性能,对涂层起到抗磨保护作用。MoS2具有良好物理化学性能,可以作为一种固体润滑剂,有效地降低摩擦因数。添加MoS2是减摩最常用的方法,但由于其熔点较低,在喷涂过程容易因氧化而失效。为了解决上述的技术难题,本发明专利设计了一种Ni包MoS2制备Cr3C2-NiCr涂层制备方法,改善了热作模具的耐磨损和润滑性能。

发明内容

[0004] (1)本发明的基体为H13热作模具,喷涂材料为Cr3C2-NiCr合金粉末和Ni包MoS2的混和粉末,其中Cr3C2与NiCr质量分数为75%:25%,Cr3C2-NiCr与Ni包MoS2的质量分数为90%:10%,粒度为-140 +320目,采用球磨机混合时间为1h。
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[0005] (2)采用激光热喷涂方法制备的涂层厚度约为1mm,喷涂参数:激光功率为1500W,光斑直径为5 mm,送粉速率为8g/min,氩气进给速度为15L/min,搭接率为75%。
[0006] (3)所制备的Cr3C2–NiCr+10%Ni/MoS2涂层具有优异的高温减摩降磨性能,其摩擦因数和磨损随着温度的升高而降低,适用于热作模具表面改性处理。附图说明
[0007] 图1 Cr3C2–NiCr+10%Ni/MoS2粉末形貌图2 Cr3C2–NiCr+10%Ni/MoS2粉末物相
图3 Cr3C2–NiCr+10%Ni/MoS2涂层表面形貌
图4 Cr3C2–NiCr+10%Ni/MoS2涂层断面形貌
图5 Cr3C2–NiCr+10%Ni/MoS2涂层物相
图6 Cr3C2–NiCr+10%Ni/MoS2涂层断面显微硬度分布
图7 Cr3C2–NiCr+10%Ni/MoS2涂层的摩擦因数
图8 Cr3C2–NiCr+10%Ni/MoS2涂层的磨损率

具体实施方式

[0008] (1)基体打磨、抛光喷砂处理后,经乙醇清洗后待用。
[0009] (2)图1为Cr3C2-NiCr+10%Ni/MoS2粉末形貌。粉末为大小不均的近似球状的颗粒,适合于激光热喷涂的粉末。
[0010] (3)图2为Cr3C2-NiCr+10%Ni/MoS2粉末物相。粉末出现高强度的MoS2的特征峰,为润滑相。
[0011] (4)采用激光热喷涂方法制备的涂层厚度约为1mm,喷涂参数:激光功率为1500W,光斑直径为5 mm,送粉速率为8g/min,氩气进给速度为15L/min,搭接率为75%。
[0012] (5)图3为所制备的Cr3C2-NiCr+10%Ni/MoS2涂层表面形貌。涂层表主要由近似球状颗粒,状颗粒以及未熔的MoS2颗粒组成。
[0013] (6)图4为所制备的Cr3C2-NiCr+10%Ni/MoS2涂层断面形貌。涂层为典型的层状结构,涂层与基体结合性能良好。
[0014] (7)图5为所制备的Cr3C2-NiCr+10%Ni/MoS2涂层物相。涂层主要由NiCr、CrxCy、CrxSy和MoC等物相组成,其中MoS2主要起润滑的作用。
[0015] (8)图6为所制备的涂层断面显微硬度分布。Cr3C2-NiCr+10%Ni/MoS2涂层显微硬度在1020HV左右,约为基体显微硬度的2.5倍,提高了热作模具表面显微硬度。
[0016] (9)图7为所制备的Cr3C2-NiCr+10%Ni/MoS2涂层摩擦因数随时间的变化关系。在25、400和700oC时分别为0.676、0.547和0.353,在高温时MoS2主要起着润滑相的作用,涂层具有良好的减摩性能。
[0017] (10)图8为所制备的Cr3C2-NiCr+10%Ni/MoS2涂层的磨损率。涂层磨损率随着温度增加而减少,涂层具有优异的高温自润滑降磨性能。
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