(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210776557.9 (22)申请日 2022.07.03 (71)申请人 兰州乐博思新材 料科技有限公司 地址 730070 甘肃省兰州市安宁区枣林路 139号(兰州交通大学科技园创业孵化 楼601室) (72)发明人 刘晓琴　刘世财　王小荣　王朝琴　 罗冠炜　 (51)Int.Cl. C23C 28/02(2006.01) C23C 4/129(2016.01) C23C 4/06(2016.01) C23C 4/18(2006.01) C23C 4/02(2006.01) C23C 24/10(2006.01) C22C 30/02(2006.01)C22C 32/00(2006.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 113/26(2020.01) (54)发明名称 一种CoCrCuMoNi基高熵合金高温自润滑耐 磨涂层制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种CoCrCuMoNi基高熵合金 高温自润滑耐磨涂层(以45钢基体作为对照)的 制备方法， 利用发明人自行提出的机器人等离子 熔覆系统， 通过自动化的熔覆方法在45钢表面制 备成分为CoCrCuMoNi+12.5wt.％Ag+x  wt.％ BaF2/CaF2(x＝0,5,10,15)(x＝0时Ag粉含量也 为0)高温自润滑耐磨涂层(以45钢基体作为对 照)。 本发明使用UG软件建立了曲面模型， 使用 CAM模块对曲面进行铣削， 结合MATLAB、 犀牛， 实 现了在平 面和曲面上熔覆曲线图形的仿真， 运用 等离子熔覆系统， 完成在平面和曲面上制备曲线 曲面涂层。 CoCr CuMoNi基高熵合金高温自润滑耐 磨涂层的相组成分析发现， 润滑相Ag+BaF2/CaF2 的添加， 使得涂层中产生了BCC相， 涂层中Ag+ BaF2/CaF2的添加， 使得涂层的硬度增大； 随着涂 层中BaF2/CaF2含量的增加， 涂层的摩擦系数降 低， 耐磨性能逐渐提高。 权利要求书2页 说明书19页 附图16页 CN 115029696 A 2022.09.09 CN 115029696 A 1.一种CoCrCuMoNi基高熵合金高温自润滑耐磨涂层(以45钢基体作为对照)制备方法， 涂层成分为CoCrCuMoNi+12.5wt.％Ag+x  wt.％BaF2/CaF2(x＝0,5,10,15)(x＝0时Ag粉含量 也为0)， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)CoCrCuMo Ni涂层的制备采用等离 子同步送粉方式完成制备； (2)CoCrCuMoNi +12.5wt.％Ag+x  wt.％BaF2/CaF2(x＝5,10,15)涂层的制备首先采用火 焰喷涂法进行粉末层预置， 然后使用等离 子重熔完成制备。 2.根据权利要求1所述的CoCrCuMoNi基高熵合金高温自润滑耐磨涂层(以45钢基体作 为对照)的制备 方法， 其特 征在于， 还 包括以下步骤： 使用UG软件设计并建立了复杂曲面的模型， 同时使用其中CAM模块对曲面进行铣削加 工， 另结合MATLAB、 犀牛软件， 实现了对平面和曲面上熔覆曲线图形的仿真， 运用机器人等 离子熔覆系统， 完成在平面和曲面上制备曲线曲面涂层。 3.根据权利要求2所述的CoCrCuMoNi基高熵合金高温自润滑耐磨涂层(以45钢基体作 为对照)的制备 方法， 其特 征在于， 在平面和曲面上制备曲线曲面涂层还 包括以下步骤： (1)在平面上 熔覆制备曲线曲面涂层 ①使用犀牛 软件设计平面上 熔覆的曲线， 然后获得曲线的控制点文件； ②将曲线的控制点， 通过MATLAB软件进行仿真模拟， 同时生成工业机器人可识别的机 器人程序文件； ③将机器人程序文件导入工业机器人软件中， 利用工业机器人带动等离子熔覆焊枪， 在平面基 体上自动熔覆第一道曲线图形； ④重复上述 ①、②、③步骤， 依次并列熔覆， 即完成在平面上的曲线形状的面涂层熔覆。 (2)在曲面上 熔覆制备曲线曲面涂层 ①使用UG软件设计并建立复杂曲面的模型， 同时使用其中CAM模块对曲面进行铣削加 工模拟， 并获得曲面的铣削加工程序文件； ②将曲面的铣削加工程序文件导入到数控铣床中， 铣削加工出曲面模型； ③将曲面的铣削加工程序文件的数据处理后， 利用犀牛软件获得铣削加工曲面的控制 点文件； ④使用犀牛 软件设计平面上 熔覆的曲线， 然后获得曲线的控制点文件； ⑤将曲线的控制点与铣削加工曲面的控制点， 通过MATLAB软件， 实现曲线在曲面上投 影的仿真模拟， 同时生成工业机器人 可识别的机器人程序文件； ⑥将机器人程序文件导入工业机器人软件中， 利用工业机器人带动等离子熔覆焊枪， 在平面基 体上自动熔覆第一道曲线图形； ⑦重复上述 ④、⑤、⑥步骤， 依次并列熔覆， 即可完成在曲面上的曲线形状的面涂层熔 覆。 4.权利要求1所述方法制备的CoCrCuMoNi基高熵合金高温自润滑耐磨涂层(以45钢基 体作为对照)， 其特征在于， 对涂层的相组成分析表明， CoCrCuMoNi涂层中存在较多FCC相； CoCrCuMoNi+12.5wt.％Ag+x  wt.％BaF2/CaF2(x＝5,10,15)涂层中 的相组成以BCC相为主， 并存在少量FC C相； 涂层中润滑相Ag+BaF2/CaF2的添加， 产生了较多BC C相。 5.权利要求1所述方法制备的CoCrCuMoNi基高熵合金高温自润滑耐磨涂层(以45钢基 体作为对照)， 其特征在于， 对涂层表面与截面SEM、 EDS分析表明， CoCrCuMoNi涂层中只产生权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115029696 A 2了FCC相组织， 而Ag+B aF2/CaF2的添加， 使得涂层中不仅有FCC相组织， 同时产生了BCC相组 织； 从沿着涂层区 ‑融合区‑基体区方向， 涂层区中的 白色晶间组织、 长条状组织所占面积增 大， 晶体越来越细小。 6.权利要求1所述方法制备的CoCrCuMoNi基高熵合金高温自润滑耐磨涂层(以45钢基 体作为对照)， 其特征在于， 对 涂层截面的试样硬度测试分析表明， 涂层中Ag+BaF2/CaF2的添 加， 使得涂层的硬度增大， 且15wt.％ ‑BaF2/CaF2涂层的硬度大于5wt.％ ‑BaF2/CaF2涂层、 10wt.％‑BaF2/CaF2涂层的硬度。 从涂层 区‑融合区‑基体区方向， 各涂层硬度逐渐降低， 其 中， 各涂层 在涂层区硬度明显大于融合区、 基 体区硬度， 而融合区、 基 体区硬度相差较小。 7.权利要求1所述方法制备的CoCrCuMoNi基高熵合金高温自润滑耐磨涂层(以45钢基 体作为对照)， 其特征在于， 对涂层和45钢基体(作为对照)分别在25℃、 300℃、 600℃时的磨 损形貌进行分析表明， 0 ‑BaF2/CaF2涂层在不同温度下均较45钢基体耐磨性好； 在温度从25 ℃升高至300℃的中低 温范围内， 由于在涂层润滑相的中低温固体润滑剂Ag的塑性变形能 力增强， 以及BaF2/CaF2由高脆到 塑性转变的协同作用， 使得随着涂层中BaF2/CaF2含量的增 加， 涂层的中低温耐磨性能得到提高； 在温度从300℃升高至600℃的中高温范围内， 由于在 涂层润滑相的BaF2/CaF2由高脆到塑性转变后的润滑作用显著， 随着涂层中BaF2/CaF2含量 的增加， 涂层的中 高温耐磨性能提高。 8.权利要求1所述方法制备的CoCrCuMoNi基高熵合金高温自润滑耐磨涂层(以45钢基 体作为对照)， 其特征在于， 对涂层和45钢基体(作为对照)的摩擦系数曲线进行分析表明， 随温度从25℃ ‑300℃‑600℃的变化， 高熵合金基高温自润滑耐磨涂层的耐磨性提高， 即涂 层在高温下能较充分的发挥耐磨特性； 随着涂层中BaF2/CaF2的提高， 各组分涂层在低温时 润滑相的中低 温固体润滑剂Ag的塑性变形增强了涂层低 温耐磨性， 温度逐渐升高， 润滑相 中的BaF2/CaF2由高脆到塑性 转变， 涂层耐磨性逐渐提高。 9.权利要求1所述方法制备的CoCrCuMoNi基高熵合金高温自润滑耐磨涂层(以45钢基 体作为对照)， 其特征在于， 对涂层在25℃、 300℃、 600℃温度下(5～30min内)的平均摩擦系 数分析表 明， 在25℃、 300℃温度， 分别选择0 ‑BaF2/CaF2涂层、 10wt.％ ‑BaF2/CaF2涂层的成 分配比， 更合适作为该温度下的高熵合金基自润滑耐磨涂层； 在600℃温度下， 15wt.％ ‑ BaF2/CaF2涂层的成分配比更合 适被选用， 来制备高熵合金基高温自润滑耐磨涂层。 10.权利要求1所述方法制备的CoCrCuMoNi基高熵合金高温 自润滑耐磨涂层(以45钢基 体作为对照)在25 ‑600℃范围内， 在自润滑耐磨方面的应用。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115029696 A 3