0 引言
随着以航天技术为代表的现代科学技术的发展，越来越多的材料需要服役于高温条件下，使得材料在高温条件下的摩擦、磨损问题日益受到关注［１－２］。由于常用的润滑油脂在高温下失效，开发性能优异的高温固体润滑材料具有重要的意义。用作高温润滑剂的材料需要具有高温化学稳定性、高熔点、低蒸汽压、低剪切强度，高温状态的硬度小，具有易解离的晶体结构等性能。
目前常用的高温固体润滑材料主要有氟化物，氧化物、软金属和含氧酸盐等。ＮＡＳＡ格林研究中心为了解决发动机气浮轴承起停阶段的润滑问题开发了ＰＳ系列镍基自润滑涂层，使用ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶作为涂层高温润滑剂［３］。ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶在５００℃左右发生脆性到塑性的转变，剪切强度降低，在高温条件下为涂层提供润滑。等离子喷涂对粉末的流动性有较高的要求，适合喷涂流动性较好的粉末，一般这类粉末应具有球形或近球形形貌。Ｍ．Ｋ．Ｓｔａｎｆｏｒｄ等研究了ＣａＦ２／ＢａＦ２粉末形貌对ＰＳ３０４喷涂粉末流动性的影响，发现含有球形的ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶的喷涂粉末较含有不规则形貌ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶的粉末具有更为优异的流动性。目前有报道的制备球形ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶粉末的方法主要有水雾化和气雾化两种方法。两种方法都需要专用的制粉设备，由于一般的实验室不具备这样的条件，制备这样的球形共晶粉存在一定的困难。文中介绍了一种简便易行的制备热喷涂用球形ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶粉末的方法，该方法只需要实验室常见的真空烧结炉和大气等离子喷涂设备，特别适合制备少量实验用的球形ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶粉末。
１试验材料及过程
１．１ ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶块体的制备试验用的原料为ＣａＦ２（化学纯，国药集团）和ＢａＦ
２（化学纯，国药集团）。按３２∶６８的质量比称量一定量的ＣａＦ２和ＢａＦ２粉末放入球磨罐中，以氧化铝球作为磨球，无水乙醇为球磨介质，在行星式球磨机上球磨１ｈ，然 后 在真空干 燥箱 中１００℃干燥５ｈ。将干燥后的球磨粉放入真空炉中在１１００℃保温０．５ｈ，得到块状的氟化物共晶。
１．２ 等离子球化使用粉碎机破碎真空烧结得到的块状共晶。
采用ＡＰＳ－２０００Ａ型大气等离子喷涂系统球化经过机械破碎的ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶粉末：将机械破碎的共晶粉末，通过送粉器送入等离子焰流中，粉末在焰流中发生融化。在等离子焰流的前方，放置一个装有蒸馏水的容器，收集经过等离子焰流熔化的共晶粉末。将收集到的共晶粉末在５％Ｈ２ＳＯ４（质量分数）中浸泡１０ｍｉｎ去除共晶表面的氧化物。
１．３
性能测试使用Ｆ１４－１流动性和松装密度测定仪测定制备的ＣａＦ２／ＢａＦ２粉末的流动性和松装密度。将ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶粉、银粉、氧化铬粉和镍铬合金粉按１０∶１０∶２０∶６０的质量比配制成混合粉末，通过大气等离子喷涂制备ＮｉＣｒ－Ｃｒ２Ｏ３－Ａｇ－ＣａＦ２／ＢａＦ２复合涂层。采用ＣＳＭ高温摩擦试验机测定复合涂层６００℃和８００℃的摩擦因数。
２ 结果与讨论
图１为１ １００ ℃真 空 烧 结０．５ｈ后 块 状ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶的光学照片。可以看出混粉末经过真空烧结后，变成了白色坚硬的共晶块，说明在１ １００℃条件下ＣａＦ２和ＢａＦ２两种组份很好地固溶在一起，只有当烧结温度高于ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶的熔点，才能形成这种致密、坚硬的块状ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶。图１真空１１００℃烧结后块状ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶光学照片Ｆｉｇ．１Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ ｏｆ ＣａＦ２／ＢａＦ２ｅｕｔｅｃｔｉｃ ａｆｔｅｒ ｖａｃｕｕｍｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ａｔ １１００℃图２为 真 空 烧 结 前 后ＣａＦ２／Ｂ２共 晶 的
ＸＲＤ谱图，可以看出真空烧结前后的ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶的衍射峰分别由ＣａＦ２
ＢａＦ２的衍射峰生成。烧结后的共晶中没有新相生成，但烧结后共晶粉末的衍射峰较烧结前混合粉末的衍射峰发生了一定程度上的左移，这可能是因为发生共晶反应后，ＣａＦ２和ＢａＦ２的晶格发生了一定程度上的畸变，导致了衍射峰的偏移。另外，发现不同的烧结时间对共晶粉末的ＸＲＤ喷涂没有明显的影响，ＣａＦ２和ＢａＦ２混合粉末在这３个烧结时间段都可以完全发生共晶转化，所以选择０．５ｈ作为共晶的烧结时间。
使用Ｆ１４－１流动性和松装密度测定仪测定所制备的球形ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶粉末的流动性和松装密度，粉末的粒径分布控制在３８～１０μｍ，测得共晶粉末的流动时间为５５．２０ｓ／５０ｇ，松装密度为１．８９ｇ／ｃｍ３。与其他的制粉方法相比，这种制粉方式有其独特的优点，与气雾化方法相比，该方法可以制备大粒径的共晶粉末；与水雾化方法相比，该方法可以制备球形形貌更优异的共晶粉末，与喷雾干燥 方 法 相 比 可 以 制 备 致 密 性 更 好 的 共 晶粉末［５－６］。
图５示出了ＮｉＣｒ－２０ ％Ｃｒ２Ｏ３－１０％Ａｇ－１０％ＣａＦ２／ＢａＦ２（质量分数）层在６００℃和８００℃的摩擦因数曲线，可以看出加入ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶的镍基自润滑涂层在高温条件下表现出非常优异的自润滑性能，涂层在６００℃和８００℃的平均摩擦因数都在０．３之内。这说明制备的ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶具有非常优异的高温润滑性能。
３ 结论
（１）提出了一种新的制备适合热喷涂使用的球形ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶粉末的方法，该方法使用实验室常用的真空烧结炉和大气等离子喷涂设备，制备的粉末具有球形形貌好，粒径分布范围宽和氧化物含量低等优点。
（２）制备的的球形共晶粉末不仅具有优异的流动性而且具有良好的高温减磨性，制备的ＣａＦ２／ＢａＦ２共晶对镍基涂层在６００℃和８００℃有很好地减磨作用。
参考文献略
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