一种球形纳米冷喷材料的制备方法及其应用与流程

1.本说明书一个或多个实施例涉及冷喷材料技术领域，尤其涉及一种球形纳米冷喷材料的制备方法及其应用。


背景技术：

2.随着现代汽车、新能源汽车、高铁、航空航天器材以及舰艇等技术的快速发展，不可或缺的对材料的摩擦磨损性能、高抗载荷能力、耐热性能、耐腐蚀性能等提出更高的要求。对汽车零部件来说轻量化、寿命长、可靠性强，仍是我们面临的三大问题。如何解决这一技术发展瓶颈，是亟待研究的问题。为了缩短时间、节约成本、绿色环保等要求，随着科学技术的发展，材料表面性能优化工艺及新材料研发，不断涌现。
3.近年来，mo作为涂层材料引起了众多研究者的关注。钼涂层涂覆在基体材料表面后可广泛应用于航空航天、电子、国防军工等领域，但mo作为难熔性金属，对研发带来一定的困难，因此二硫化钼用于摩擦材料的技术应运而生。
4.二硫化钼被誉为“高级固体润滑油王”，具有分散性好，不粘结的优点，可添加在各种油脂里，形成绝不粘结的胶体状态，能增加油脂的润滑性和极压性。也适用于高温、高压、高转速、高负荷的机械工作状态，延长设备寿命。随着绿色环保要求，又日益苛刻的高温润滑服役工况的刚性需求，开发mos2的抗磨减摩的高性能已引起各国的关注。
5.二硫化钼用于摩擦材料主要功能是低温时减摩，高温时增摩，烧失量小，在摩擦材料中易挥发。由超音速气流粉碎加工而成的二硫化钼粒度达到325-2500目，微颗粒硬度1-1.5，摩擦系数0.05-0.1，所以它用于摩擦材料中可起到减摩作用；二硫化钼不导电，存在二硫化钼、三硫化钼和三氧化钼的共聚物。当摩擦材料因摩擦而温度急剧升高时，共聚物中的三氧化钼颗粒随着升温而膨胀，起到了增摩作用；防氧化：二硫化钼是经过化学提纯综合反应而得，其ph值为7-8，略显碱性。它覆盖在摩擦材料的表面，能保护其它材料，防止它们被氧化，尤其是使其他材料不易脱落，贴附力增强。
6.随着纳米技术的深入发展，mos2纳米球显现出更优异的性能，当摩擦副表面较光滑，球型纳米微粒的润滑机制为“微轴承”机制，从而起到良好的抗磨减摩性能。
7.制备mos2润滑涂层的常用方法主要有喷涂、黏结、沉积和溅射。利用磁控溅射或复合涂层，应用到高强度齿面强化，提高疲劳寿命极限，已成为研究热点。日产和马自达在变速器齿轮表面采用mos2镀膜，有关数据显示疲劳寿命提高3倍以上。日本采用还有mos2超微细金属粒子的复合材料，在高强度齿轮表面强化应用。mos2/ti复合涂层可降低至0.07(k.h0lmberg等)；mos2也可以与tin、tialn等硬质涂层进行复合镀层设计，形成既具有高耐磨性有具有低摩擦系数的自润滑复合刀具涂层。
8.无机类富勒烯(inorganicfullerene-like)材料if-mo/mos2是核-壳结构球形纳米颗粒，受力时将片层结构mos2形成的滑动摩擦转化为滚动摩擦，减小摩擦磨损的同时又提高了表层的承载能力。if结构与片层结构相比，边缘结构不存在悬键，具有更好的稳定性和较好的弹性比，结构示意图参加见图1-图3所示。图1和图2是现有资料可查的结构示意
图：图1是片层；图2是笼状结构示意图；图3是高分辨的空心笼状mos2实物，图1-3是为了说明核-壳结构和片层比缺少悬键，又能将片层滑移转为滚动，比空心结构比又多了硬核，提高了承载。
9.目前未发现相关核-壳结构的纳米材料if-mo/mos2作为涂层用于汽车零部件。


技术实现要素：

10.有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的第一个目的在于提供一种纳米球形冷喷材料的制备方法。本发明制得的球形纳米冷喷材料是壳层厚度为8-20nm，粒径50-100nm的if-mo/mos2核壳结构纳米粉体材料。
11.本说明书一个或多个实施例的第二个目的在于提供一种球形纳米冷喷材料的应用。本发明提供if-mo/mos2核壳结构球形纳米粉体材料在汽车零部件(齿轮钢材质)表面上进行冷喷涂的应用方法，前述球形纳米粉体材料在齿轮钢表面形成自润滑膜，可以大幅度降低零部件摩擦系数、减轻磨损、提高抗挤压能力，满足高载荷、高转速、较高温度、超低温、高真空、高潮湿、高腐蚀、高辐射等苛刻工况条件下的要求，延长产品使用寿命，提高产品竞争力。
12.基于上述第一项目的，本说明书提供如下技术方案：
13.一种球形纳米冷喷材料的制备方法，包括如下具体步骤：
14.1)选用钼的球形纳米粉体备用；
15.2)将硫(分析纯级)溶入cs2溶液中，搅拌充分溶解，得到硫粉溶液；
16.3)将步骤2)制得的硫粉溶液与步骤1)的钼的球形纳米粉体进行超声混合搅拌，混合后，常温干燥，得到混合粉；
17.4)在氢气氛条件下的密闭反应装置中，将混合粉平铺在反应装置中，高温反应一段时间；
18.5)自然冷却至室温出炉产品，既得球形纳米冷喷材料if-mo/mos2核壳结构纳米粉体材料。
19.优选地，步骤1)中，所述钼的球形纳米粉体的粒径为50-100nm。
20.优选地，步骤3)中，所述硫粉溶液与钼粉按s/mo摩尔比为(0.9-1.1)：(0.9-1.1)混合。
21.优选地，步骤4)中，所述氢气氛的压力为0.3～0.4
×
105pa。
22.优选地，步骤4)中，所述高温是390-420℃；所述反应一段时间是0.5-2.5小时。
23.基于上述第二项目的，本说明书提供如下技术方案：
24.一种球形纳米冷喷材料的应用，包括如下具体步骤：
25.1)采用喷砂机对待喷涂的齿轮钢基体表面进行喷砂处理，然后用丙酮、无水乙醇分别进行去油污超声清洗，清洗后真空干燥，备用；
26.2)将球形纳米冷喷材料if-mo/mos2核壳结构纳米粉体在干燥箱中进行干燥；
27.3)将步骤1)表面处理后的齿轮钢基体固定在数控回转台上，
28.4)用步骤2)干燥后的if-mo/mos2核壳结构纳米粉体作为冷喷涂材料对齿轮钢基体进行冷喷涂；得到表面喷涂有if-mo/mos2核壳结构纳米粉体材料的齿轮钢基体。
29.优选地，步骤1)中，所述齿轮钢基体为20mncr5h，所述20mncr5h基体已经进行渗碳
淬火处理；以总重量分数为100％计，所述20mncr5h由如下重量百分比的组分组成：
30.c0.18％、mn1.34％、si0.11％、cr1.23％、s0.021％、p0.012％、al0.025％、ni0.029％、cu0.034％、mo《0.03、fe余量；
31.所述20mncr5h有效硬化层深度0.54mm，表面硬度为695hv1。
32.优选地，步骤2)中，所述干燥箱中的温度为90-110℃，干燥的时间20-40分钟。
33.优选地，步骤3)中，所述数控回转台的转速为20-40转/分钟。
34.优选地，步骤4)中，所述冷喷涂的参数为：n2为超音速工作气体，工作气体的加热温度为450-500℃，工作气体的喷涂压力为1.0-1.3mpa，喷涂距离18-22mm，送粉速率45-55g/min。
35.本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
36.如无特殊说明，本发明中的各原料均可通过市售购买获得，本发明中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。
37.与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：
38.1)球形纳米粉体材料(if-mo/mos2核-壳结构纳米粉体)在齿轮钢表面形成自润滑膜，可以大幅度降低零部件摩擦系数、减轻磨损、提高抗挤压能力，满足高载荷、高转速、较高温度、超低温、高真空、高潮湿、高腐蚀、高辐射等苛刻工况条件下的要求，延长产品使用寿命，提高产品竞争力。
39.2)本发明以上述获得的if-mo/mos2核-壳结构纳米粉体为原料，采用冷喷涂工艺实现齿轮钢的表面性能优化；冷喷涂是在较低温度或常温下，由超音速气流将固体粉末喷射至工件表面形成致密涂层的技术。由于温度低，不会造成涂层性能的高温氧化、气化、熔化、晶化、有害残余热应力等效应，更经济环保，节能降耗，安全高效。避免了if-mos2的相变及晶形长大，较好的保持原材料的性能。另外，mos2与金属基底具有很好的黏结作用，由于在纳米if-mos2中嵌入了mo，增加了材料的密度，避免了由于纳米粉体颗粒轻，喷涂过程中分布不均匀，易产生喷嘴堵塞等问题。
附图说明
40.图1为现有的if-mo/mos2核壳结构纳米粉体中mos2的层状结构示意图；
41.图2为现有的if材料的结构示意图；
42.图3为现有的if-mos2空心笼状高分辨图；
43.图4为本发明制备if-mo/mos2核壳结构纳米粉体过程中使用的密闭反应装置结构示意图；
44.图5为本发明实施例3制备的if-mo/mos2核壳结构纳米粉体透射电镜形貌图；
45.图6为本发明实施例3制备的if-mo/mos2核壳结构纳米粉体高分辨透射电镜形貌图；
46.图7为本发明if-mo/mos2核壳结构纳米粉体冷喷涂操作过程示意图；
47.图8为本发明实施例4制备的if-mo/mos2核壳结构纳米粉体冷喷涂在齿轮钢表面上的涂层形貌图。
具体实施方式
48.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本公开进一步详细说明。
49.需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
50.目前，制备mos2润滑涂层的常用方法主要有喷涂、黏结、沉积和溅射。利用磁控溅射或复合涂层，应用到高强度齿面强化，提高疲劳寿命极限，已成为研究热点。目前未发现相关核-壳结构的纳米材料if-mo/mos2作为涂层用于汽车零部件。
51.有鉴于此，参见图4所示，作为本发明的一个方面，本发明一种球形纳米冷喷材料的制备方法，包括如下具体步骤：
52.1)选用粒径为50-100nm的钼的球形纳米粉体备用；
53.2)将硫(分析纯级)溶入cs2溶液中，搅拌充分溶解，得到硫粉溶液；
54.3)将步骤2)制得的硫粉溶液与步骤1)的钼的球形纳米粉体进行超声混合搅拌，混合后，常温干燥，得到混合粉；
55.4)在氢气氛条件下的密闭反应装置中，将混合粉平铺在反应装置中，高温反应一段时间；
56.5)自然冷却至室温出炉产品，既得球形纳米冷喷材料if-mo/mos2核壳结构纳米粉体材料。
57.参见图4所示，是步骤4)使用的一种现有公开的密闭反应装置，包括隔离阀1、氢气入口2、压力表3、反应舱4、控温仪5、加热炉6、绝热件7、机械泵8、密封件9、真空阀10、
58.在某些实施例中，步骤1)中，所述钼的球形纳米粉体的粒径为50-100nm。
59.在某些实施例中，步骤3)中，所述硫粉溶液与钼粉按s/mo摩尔比为(0.9-1.1)：(0.9-1.1)混合。
60.在某些实施例中，步骤4)中，所述氢气氛的压力为0.3～0.4
×
105pa。
61.在某些实施例中，步骤4)中，所述高温是420-480℃；所述反应一段时间是0.5-2.5小时。
62.作为本发明的另一个方面，参见图7所示，本发明提供一种球形纳米冷喷材料的应用，包括如下具体步骤：
63.1)采用喷砂机对待喷涂的齿轮钢基体表面进行喷砂处理，然后用丙酮、无水乙醇分别进行去油污超声清洗，清洗后真空干燥，备用；
64.2)将球形纳米冷喷材料if-mo/mos2核壳结构纳米粉体在干燥箱中进行干燥；
65.3)将步骤1)表面处理后的齿轮钢基体固定在数控回转台上，
66.4)用步骤2)干燥后的if-mo/mos2核壳结构纳米粉体作为冷喷涂材料对齿轮钢基体进行冷喷涂；得到表面喷涂有if-mo/mos2核壳结构纳米粉体材料的齿轮钢基体。
67.用以上获得的if-mo/mos2核-壳结构纳米粉体为原料，采用冷喷涂工艺实现齿轮
钢的表面性能优化；利用冷喷涂技术是在较低温度或常温下，由超音速气流将固体粉末喷射至工件表面形成致密涂层的技术；由于温度低，不会造成涂层性能的高温氧化、气化、熔化、晶化、有害残余热应力等效应，更经济环保，节能降耗，安全高效；避免了if-mos2的相变及晶形长大，较好的保持原材料的性能。另外，mos2与金属基底具有很好的黏结作用，由于在纳米if-mos2中嵌入了mo，增加了材料的密度，避免了由于纳米粉体颗粒轻，喷涂过程中分布不均匀，易产生喷嘴堵塞等问题。
68.在某些实施例中，步骤1)中，所述齿轮钢基体为20mncr5h，所述20mncr5h基体已经进行渗碳淬火处理；以总重量分数为100％计，所述20mncr5h由如下重量百分比的组分组成：
69.c0.18％、mn1.34％、si0.11％、cr1.23％、s0.021％、p0.012％、al0.025％、ni0.029％、cu0.034％、mo《0.03、fe余量；
70.所述20mncr5h有效硬化层深度0.54mm，表面硬度为695hv1。
71.在某些实施例中，步骤2)中，所述干燥箱中的温度为90-110℃，干燥的时间20-40分钟。
72.在某些实施例中，步骤3)中，所述数控回转台的转速为20-40转/分钟。
73.在某些实施例中，步骤4)中，所述冷喷涂的参数为：n2为超音速工作气体，工作气体的加热温度为450-500℃，工作气体的喷涂压力为1.0-1.3mpa，喷涂距离18-22mm，送粉速率45-55g/min。
74.本发明在真空环境中，将球形纳米钼颗粒与硫混合均匀后在一定配比、一定温度下进行反应，形成if-mo/mos2核壳结构的纳米球形粉体；将该粉体进行冷喷涂在较低温度或常温环境下，在齿轮或轴承上表面形成致密的涂层，与高温喷涂环境性比，冷喷涂未经熔化，喷涂速率高、温度低，不会造成纳米颗粒的高温氧化，气化、熔化、晶形的生长、有害残余热应力等效应的产生；由于空心笼状结构的if颗粒内部嵌入了mo纳米球，提高了材料的承载能力和硬度。
75.实施例1
76.一种球形纳米冷喷材料的制备方法，包括如下具体步骤：
77.1)选用粒径为50-100nm的钼的球形纳米粉体备用；
78.2)将硫(分析纯级)溶入cs2溶液中，搅拌充分溶解，得到硫粉溶液；
79.3)将步骤2)制得的硫粉溶液与步骤1)的钼的球形纳米粉体按s/mo摩尔比为0.9：1.1进行超声混合搅拌，混合后，常温干燥，得到混合粉；
80.4)在0.3
×
105pa氢气氛条件下的密闭反应装置中，将混合粉平铺在反应装置中，在420℃条件下反应0.5小时；
81.5)自然冷却至室温出炉产品，既得球形纳米冷喷材料if-mo/mos2核壳结构纳米粉体材料。
82.经检测，本实施例所得if-mo/mos2核壳结构纳米粉体中，壳体厚度为8-20nm，粒径为50-100nm。
83.实施例2
84.一种球形纳米冷喷材料的制备方法，包括如下具体步骤：
85.1)选用粒径为50-100nm的钼的球形纳米粉体备用；
86.2)将硫(分析纯级)溶入cs2溶液中，搅拌充分溶解，得到硫粉溶液；
87.3)将步骤2)制得的硫粉溶液与步骤1)的钼的球形纳米粉体按s/mo摩尔比为1：1进行超声混合搅拌，混合后，常温干燥，得到混合粉；
88.4)在0.4
×
105pa氢气氛条件下的密闭反应装置中，将混合粉平铺在反应装置中，在400℃条件下反应1.5小时；
89.5)自然冷却至室温出炉产品，既得球形纳米冷喷材料if-mo/mos2核壳结构纳米粉体材料。
90.经检测，本实施例所得if-mo/mos2核壳结构纳米粉体中，壳体厚度为8-20nm，粒径为50-100nm。
91.实施例3
92.一种球形纳米冷喷材料的制备方法，包括如下具体步骤：
93.1)选用粒径为50-100nm的钼的球形纳米粉体备用；
94.2)将硫(分析纯级)溶入cs2溶液中，搅拌充分溶解，得到硫粉溶液；
95.3)将步骤2)制得的硫粉溶液与步骤1)的钼的球形纳米粉体按s/mo摩尔比为0.9：1进行超声混合搅拌，混合后，常温干燥，得到混合粉；
96.4)在0.35
×
105pa氢气氛条件下的密闭反应装置中，将混合粉平铺在反应装置中，在390℃条件下反应2小时；
97.5)自然冷却至室温出炉产品，既得球形纳米冷喷材料if-mo/mos2核壳结构纳米粉体材料。
98.图5为本实施例制备的if-mo/mos2核壳结构纳米粉体透射电镜形貌图；
99.图6为本实施例制备的if-mo/mos2核壳结构纳米粉体高分辨透射电镜形貌图；
100.经检测，本实施例所得if-mo/mos2核壳结构纳米粉体中，壳体厚度为8-20nm，粒径为50-100nm。
101.实施例4
102.一种球形纳米冷喷材料的应用，包括如下具体步骤：
103.1)采用喷砂机对待喷涂的齿轮钢20mncr5h基体表面进行喷砂处理，然后用丙酮、无水乙醇分别进行去油污超声清洗5分钟，清洗后真空干燥，备用；
104.2)将实施例3制得的球形纳米冷喷材料if-mo/mos2核壳结构纳米粉体在100℃干燥箱中干燥30分钟；
105.3)将步骤1)表面处理后的齿轮钢20mncr5h基体固定在数控回转台上，所述数控回转台的转速为30转/分钟；
106.4)用步骤2)干燥后的if-mo/mos2核壳结构纳米粉体作为冷喷涂材料对齿轮钢20mncr5h基体进行冷喷涂；得到表面喷涂有if-mo/mos2核壳结构纳米粉体材料的齿轮钢基体；所述冷喷涂的参数为：n2为超音速工作气体，工作气体的加热温度为480℃，工作气体的喷涂压力为1.2mpa，喷涂距离20mm，送粉速率50g/min。
107.步骤1)中，所述20mncr5h基体已经进行渗碳淬火处理；以总重量分数为100％计，由如下重量百分比的组分组成：c0.18％、mn1.34％、si0.11％、cr1.23％、s0.021％、p0.012％、al0.025％、ni0.029％、cu0.034％、mo《0.03、fe余量；所述20mncr5h有效硬化层深度0.54mm，表面硬度为695hv1，心部硬度为380hv30。
108.图8为本实施例制备的if-mo/mos2核壳结构纳米粉体冷喷涂在齿轮钢表面上的涂层形貌图
109.经检测，本实施例获得表面喷涂有if-mo/mos2核壳结构纳米粉体材料的齿轮钢基体摩擦系数与未喷涂及磁控溅射喷涂2h-mos2相比，摩擦系数降低15％-20％，噪声降低1db～2db。
110.实施例5
111.一种球形纳米冷喷材料的应用，包括如下具体步骤：
112.1)采用喷砂机对待喷涂的齿轮钢20mncrs5+hh基体表面进行喷砂处理，然后用丙酮、无水乙醇分别进行去油污超声清洗2分钟，清洗后真空干燥，备用；
113.所述20mncrs5+hh基体已经进行渗碳淬火处理；以总重量分数为100％计，由如下重量百分比的组分组成：c0.19％、mn1.31％、si0.31％、cr1.25％、s0.029％、p0.016％、al0.044％、ni0.041％、cu0.020％、mo0.025％、fe余量；所述20mncr5h有效硬化层深度1.0mm，表面硬度为690hv1，心部硬度406hv30；
114.2)将实施例3制得的球形纳米冷喷材料if-mo/mos2核壳结构纳米粉体在90℃干燥箱中干燥20分钟；
115.3)将步骤1)表面处理后的齿轮钢20mncrs5+hh基体固定在数控回转台上，所述数控回转台的转速为20转/分钟；
116.4)用步骤2)干燥后的if-mo/mos2核壳结构纳米粉体作为冷喷涂材料对齿轮钢基体进行冷喷涂；得到表面喷涂有if-mo/mos2核壳结构纳米粉体材料的齿轮钢基体；所述冷喷涂的参数为：n2为超音速工作气体，工作气体的加热温度为450℃，工作气体的喷涂压力为1.0mpa，喷涂距离18mm，送粉速率45g/min。
117.经检测，本实施例获得表面喷涂有if-mo/mos2核壳结构纳米粉体材料的齿轮钢基体摩擦系数与未喷涂及磁控溅射喷涂2h-mos2相比，摩擦系数降低15％-20％，噪声降低1db～2db。
118.实施例6
119.一种球形纳米冷喷材料的应用，包括如下具体步骤：
120.1)采用喷砂机对待喷涂的齿轮钢20crmntih基体表面进行喷砂处理，然后用丙酮、无水乙醇分别进行去油污超声清洗10分钟，清洗后真空干燥，备用；
121.所述20crmntih基体已经进行渗碳淬火处理；以总重量分数为100％计，由如下重量百分比的组分组成：c0.20％、mn0.95％、si0.24％、cr1.17％、s0.008％、p0.018％、ti0.054％、fe余量；所述20crmntih有效硬化层深度0.54mm，表面硬度为704hv1，心部硬度413hv30；
122.2)将实施例3制得的球形纳米冷喷材料if-mo/mos2核壳结构纳米粉体在110℃干燥箱中干燥40分钟；
123.3)将步骤1)表面处理后的齿轮钢20crmntih基体固定在数控回转台上，所述数控回转台的转速为40转/分钟；
124.4)用步骤2)干燥后的if-mo/mos2核壳结构纳米粉体作为冷喷涂材料对齿轮钢基体进行冷喷涂；得到表面喷涂有if-mo/mos2核壳结构纳米粉体材料的齿轮钢基体；所述冷喷涂的参数为：n2为超音速工作气体，工作气体的加热温度为500℃，工作气体的喷涂压力
为1.3mpa，喷涂距离22mm，送粉速率55g/min。
125.经检测，本实施例获得表面喷涂有if-mo/mos2核壳结构纳米粉体材料的齿轮钢基体摩擦系数与未喷涂及磁控溅射喷涂2h-mos2相比，摩擦系数降低15％-20％，噪声降低1db～2db。
126.上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在说明书中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
127.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
128.另外，为简化说明和讨论，在阐述了具体细节以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
129.尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。
130.本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

技术特征：
1.一种球形纳米冷喷材料的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：1)选用钼的球形纳米粉体备用；2)将分析纯硫溶入cs2溶液中，搅拌充分溶解，得到硫粉溶液；3)将步骤2)制得的硫粉溶液与步骤1)的钼的球形纳米粉体进行超声混合搅拌，混合后，常温干燥，得到混合粉；4)在氢气氛条件下的密闭反应装置中，将混合粉平铺在反应装置中，高温反应一段时间；5)自然冷却至室温出炉产品，既得球形纳米冷喷材料if-mo/mos2核壳结构纳米粉体材料。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述钼的球形纳米粉体的粒径为50-100nm。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述硫粉溶液与钼粉按s/mo摩尔比为(0.9-1.1)：(0.9-1.1)混合。4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤4)中，所述氢气氛的压力为0.3～0.4
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105pa。5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤4)中，所述高温是390-420℃；所述反应一段时间是0.5-2.5小时。6.如权利要求1-5中任一制备方法制得的球形纳米冷喷材料的应用，其特征在于，包括如下具体步骤：1)采用喷砂机对待喷涂的齿轮钢基体表面进行喷砂处理，然后用丙酮、无水乙醇分别进行去油污超声清洗，清洗后真空干燥，备用；2)将球形纳米冷喷材料if-mo/mos2核壳结构纳米粉体在干燥箱中进行干燥；3)将步骤1)表面处理后的齿轮钢基体固定在数控回转台上；4)用步骤2)干燥后的if-mo/mos2核壳结构纳米粉体作为冷喷涂材料对齿轮钢基体进行冷喷涂；得到表面喷涂有if-mo/mos2核壳结构纳米粉体材料的齿轮钢基体。7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：步骤1)中，所述齿轮钢基体为20mncr5h，所述20mncr5h基体已经进行渗碳淬火处理；以总重量分数为100％计，所述20mncr5h由如下重量百分比的组分组成：c0.18％、mn1.34％、si0.11％、cr1.23％、s0.021％、p0.012％、al0.025％、ni0.029％、cu0.034％、mo<0.03、fe余量；所述20mncr5h有效硬化层深度0.54mm，表面硬度为695hv1。8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：步骤2)中，所述干燥箱中的温度为90-110℃，干燥的时间20-40分钟。9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：步骤3)中，所述数控回转台的转速为20-40转/分钟。10.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：步骤4)中，所述冷喷涂的参数为：n2为超音速工作气体，工作气体的加热温度为450-500℃，工作气体的喷涂压力为1.0-1.3mpa，喷涂距离18-22mm，送粉速率45-55g/min。

技术总结
本说明书提供一种球形纳米冷喷材料的制备方法及其应用，制备方法包括如下具体步骤：选用钼的球形纳米粉体备用；将分析纯硫溶入CS2溶液中，搅拌充分溶解，得到硫粉溶液；将制得的硫粉溶液与钼的球形纳米粉体进行超声混合搅拌，混合后，常温干燥，得到混合粉；在氢气氛条件下的密闭反应装置中，将混合粉平铺在反应装置中，高温反应一段时间；自然冷却至室温出炉产品，既得球形纳米冷喷材料IF-Mo/MoS2核壳结构纳米粉体材料。本发明还包括将制得的球形纳米冷喷材料冷喷涂到齿轮钢基体上的应用。冷喷涂后的齿轮钢基体，球形纳米粉体材料在齿轮钢表面形成自润滑膜，可以大幅度降低零部件摩擦系数、减轻磨损、提高抗挤压能力。提高抗挤压能力。提高抗挤压能力。


技术研发人员：常连霞 张薇 胡悦 张国政 邵亮
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/8/13