一种镍基合金表面高温固体自润滑耐磨涂层结构的制作方法

本实用新型涉及涂层结构，具体涉及一种镍基合金表面高温固体自润滑耐磨涂层结构。

背景技术：

先进航空发动机和燃气轮机设计和制造中采用的刷式密封是一种接触性密封，在转动部件瞬间大幅径向位移后仍可保持密封间隙不变，其泄漏量篦齿密封的1/4-1/7，可大大改善转动部件的运行稳定性并降低耗油率。刷式密封的毛刷在高温燃气环境和较高压力条件下，以较高相对摩擦速度与转子轴表面(跑道)接触。因此，在于刷毛接触的转子轴表面需要喷涂一层高温耐磨自润滑涂层以保证在高温燃气环境下降低转子轴的磨损以及减少刷毛的磨损量。这就要求涂层既具有较低的高温摩擦系数和较好的耐磨性，还要经得起航空发动机燃烧室进、出口较高温度的考验，具备良好的高温抗氧化和耐热循环等性能。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种镍基合金表面高温固体自润滑耐磨涂层结构，提高涂层的耐热循环性能。

根据本实用新型的镍基合金表面高温固体自润滑耐磨涂层结构，包括镍基合金基体，从镍基合金基体表面从下往上依次为粘结层、第一复合梯度层、第二复合梯度层和第三复合梯度层；其中粘结层为nicr合金，第一复合梯度层、第二复合梯度层和第三复合梯度层都含有nicr合金、硬质相和润滑相三种组分。

其中，nicr合金在第一复合梯度层、第二复合梯度层和第三复合梯度层中的含量逐渐降低，硬质相在第一复合梯度层、第二复合梯度层和第三复合梯度层中的含量保持不变，润滑相在第一复合梯度层、第二复合梯度层和第三复合梯度层中的含量逐渐升高。

具体情况下，其中硬质相为cr2c3。

具体情况下，其中润滑相为caf2或baf2。

优选情况下，其中第一复合梯度层、第二复合梯度层和第三复合梯度层的厚度之比为4:2:1。

优选情况下，其中粘结层、第一复合梯度层、第二复合梯度层和第三复合梯度层都采用等离子喷涂工艺制备。

根据本实用新型的镍基合金表面高温固体自润滑耐磨涂层结构，采用复合梯度涂层方式，能够有效降低部件在高温热循环过程中产生的热应力，提高工作寿命。

附图说明

图1是根据本实用新型的镍基合金表面高温固体自润滑耐磨涂层结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。本领域技术人员应当理解，下面描述的实施例仅是对本实用新型的示例性说明，而非用于对其作出任何限制。

参见图1，根据本实用新型的镍基合金表面高温固体自润滑耐磨涂层结构包括镍基合金基体1，从镍基合金基体1表面从下往上依次为粘结层2、第一复合梯度层3、第二复合梯度层4和第三复合梯度层5。

其中，粘结层2为nicr合金，第一复合梯度层3、第二复合梯度层4和第三复合梯度层5都含有nicr合金、硬质相和润滑相三种组分。其中，nicr合金在第一复合梯度层3、第二复合梯度层4和第三复合梯度层5中的含量逐渐降低，硬质相在第一复合梯度层3、第二复合梯度层4和第三复合梯度层5中的含量保持不变，润滑相在第一复合梯度层3、第二复合梯度层4和第三复合梯度层5中的含量逐渐升高。

优选情况下，nicr合金在第一复合梯度层3、第二复合梯度层4和第三复合梯度层5中的体积分数分别为50％、30％、10％。硬质相在第一复合梯度层3、第二复合梯度层4和第三复合梯度层5中的体积分数都为40％。润滑相在第一复合梯度层3、第二复合梯度层4和第三复合梯度层5中的体积分数分别为10％、30％、50％。通过三种组分的梯度变化，使得下层发挥增强结合力的作用，上层发挥耐磨自润滑的功能逐渐增强。

在一具体实施例中，硬质相为cr2c3，润滑相为caf2或baf2。

在一优选实施例中，其中第一复合梯度层3、第二复合梯度层4和第三复合梯度层5的厚度之比为4:2:1。在一具体实施例中，粘结层2、第一复合梯度层3、第二复合梯度层4和第三复合梯度层5的厚度分别为0.2mm、0.4mm、0.2mm、0.1mm。通过厚度的梯度变化，进一步能够增强涂层与基体以及各层涂层之间的结合强度。

具体情况下，其中粘结层2、第一复合梯度层3、第二复合梯度层4和第三复合梯度层5都采用等离子喷涂工艺制备。

以上所示仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型权利要求所做的均等变化或修饰，均应属本实用新型权利要求的涵盖范围。