本发明涉及复合材料及涂层，尤其涉及一种含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层的制备方法。
背景技术：
1、在机械传动系统中，固体润滑技术扮演着至关重要的角色，尤其是在高速、重载和高温等极端条件下，它能够有效提升系统的摩擦学性能。氟化物固体润滑剂由于在400至500 ℃以上的温度范围内会发生由脆性向韧性的转变，以及软化后易于剪切的特性，常被用作高温润滑剂，以降低高温机械零件表面的摩擦和磨损。
2、碱土金属氟化物（如baf2、caf2）和稀土氟化物（如laf3、cef3）是常见的氟化物固体润滑剂，它们在高温摩擦过程中易于在镍基合金表面形成润滑膜，从而提供良好的润滑效果。自20世纪50年代以来，美国航空航天局（nasa）开发了一系列镍基自润滑涂层，如ps100至ps400系列，其中ps304涂层通过ag与baf2/caf2复合润滑剂，在室温至650℃的大气环境中实现了连续润滑。此外，中国科学院兰州化学物理研究所等国内科研机构也对碱土与稀土氟化物润滑剂进行了广泛研究。然而，目前对于氟化物种类的研究相对较少，尤其是对于应用在800 ℃以上高温下具有优异摩擦学性能的高温润滑涂层材料，相关报道则更为稀缺。
3、srf2作为一种面心立方晶型的萤石结构材料，与caf2和baf2在晶体和能带结构上具有相似性，但其导热系数和热膨胀系数介于两者之间，展现出良好的高温热稳定性。srf2的硬度和抗弯强度较低，在高温下能迅速实现脆性向韧性的转变，使其在高温下具有较低的剪切强度，因此是一种极具潜力的高温润滑剂。此外，srf2与ag等软金属润滑剂的相容性良好，有利于在宽温域范围内实现协同润滑效果。尽管如此，关于srf2作为高温润滑剂的研究尚未见诸报道，而基于srf2与ag协同润滑作用设计的镍基高温自润滑涂层及其制备方法，更是鲜有开发和公开报道。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是提供一种兼具优异的结合强度和自润滑性能的含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层的制备方法。
2、为解决上述问题，本发明所述的一种含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层的制备方法，包括以下步骤：
3、⑴基底预处理：
4、将金属基底表面进行喷砂处理后，先在酒精中超声20分钟，再干燥至恒重，即得预处理后的基底；
5、⑵制备喷涂用混合粉末：
6、按照质量分数计，称取20 wt %的ag粉末、65 ~ 75 wt%的nicraly粉末以及5 ~ 15wt%的srf2粉末，并通过机械混合均匀，即得nicraly-ag-srf2混合粉末；
7、⑶制备涂层：
8、先采用爆炸喷涂技术在所述预处理后的基底表面沉积nicraly粘结层，然后采用爆炸喷涂技术将所述nicraly-ag-srf2混合粉末沉积在nicraly粘结层上，冷却至室温后即得含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层。
9、所述步骤⑴中金属基底是指inconel 718高温合金。
10、所述步骤⑴中喷砂处理的条件是指使用粒径为300 ~ 400 μm的棕刚玉，喷砂压力为0.4 ~ 0.6 mpa，喷砂角度为与基底平面方向呈75°。
11、所述步骤⑵中nicraly粉末的粒径为30 ~ 50 μm，ag粉末的粒径为35 ~ 50 μm。
12、所述步骤⑵中机械混合的条件是指采用行星式球磨机，磨球为碳化钨球，球料比为1:1，转速为250 r/min，混合时间为6小时。
13、所述步骤⑶中爆炸喷涂的条件是指采用氧碳比为1:1 ~ 1:1.5的爆燃气体，爆燃气体为乙炔与丙烷的混合物，充气量为30% ~ 50%，采用脉冲式送粉及点火方式，喷涂频率为3 ~ 5 hz，送粉率为0.2 g/shot，喷涂距离为150 ~250 mm，使用氧气作为助燃气体，使用氮气作为送粉载气和保护气体。
14、所述步骤⑶中粘结层厚度为40 ~ 80 μm，涂层总厚度为200 ~ 300 μm。
15、一种采用如上所述方法制备的含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层。
16、如上所述的一种含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层，其特征在于：该涂层的结合力为37~77mpa；室温到900 ℃的摩擦系数为0.33 ~ 0.48，磨损率为（1.03 ~10.72）× 10-5mm3/nm。
17、本发明与现有技术相比具有以下优点：
18、1、本发明利用ag在中低温时良好的润滑性、srf2在中高温时的低剪切强度及摩擦釉化等特性以及ag和srf2的协同润滑作用，使得含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层具有优异的宽温域摩擦学性能。
19、2、本发明采用爆炸喷涂技术，通过控制气体产物，改善沉积涂层组分和结构，使所制备的含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层具较高的结合强度和硬度，并在保持优异力学性能的同时能够有效防止涂层在极端工况下的剥落与润滑失效。
20、3、本发明利用爆炸喷涂技术制备的含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层以ag和srf2作为润滑添加剂，改善了镍基涂层在室温至900 ℃下的润滑性能。
21、4、本发明利用爆炸喷涂技术制备的含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层的协同润滑效果来源于低温下软金属ag、高温srf2润滑剂以及通过摩擦化学反应生成的铬酸锶等复杂锶化物润滑剂。
22、5、本发明利用爆炸喷涂技术制备的含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层具有优异的润滑及抗磨性能，可作为复杂高温环境中机械部件的表面防护涂层，在航空航天及核工业等领域具有较好的应用前景，特别适用于工作温度维持在800 ℃以上至900 ℃的高温苛刻工况。
23、6、本发明方法简单、成本低廉。
1.一种含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层的制备方法，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤⑴中金属基底是指inconel 718高温合金。
3.如权利要求1所述的一种含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤⑴中喷砂处理的条件是指使用粒径为300 ~ 400 μm的棕刚玉，喷砂压力为0.4~ 0.6 mpa，喷砂角度为与基底平面方向呈75°。
4.如权利要求1所述的一种含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤⑵中nicraly粉末的粒径为30 ~ 50 μm，ag粉末的粒径为35 ~ 50 μm。
5.如权利要求1所述的一种含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤⑵中机械混合的条件是指采用行星式球磨机，磨球为碳化钨球，球料比为1:1，转速为250 r/min，混合时间为6小时。
6.如权利要求1所述的一种含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤⑶中爆炸喷涂的条件是指采用氧碳比为1:1 ~ 1:1.5的爆燃气体，爆燃气体为乙炔与丙烷的混合物，充气量为30% ~ 50%，采用脉冲式送粉及点火方式，喷涂频率为3 ~ 5hz，送粉率为0.2 g/shot，喷涂距离为150 ~ 250 mm，使用氧气作为助燃气体，使用氮气作为送粉载气和保护气体。
7.如权利要求1所述的一种含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤⑶中粘结层厚度为40 ~ 80 μm，涂层总厚度为200 ~ 300 μm。
8.一种采用如权利要求1~7任意一项所述方法制备的含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层。
9.如权利要求8所述的一种含氟化锶的镍基宽温域自润滑涂层，其特征在于：该涂层的结合力为37~77mpa；室温到900 ℃的摩擦系数为0.33 ~ 0.48，磨损率为（1.03 ~10.72）×10-5 mm3/nm。
