一種含有硼化鈦的鎳合金200um涂層的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及防護技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種含有棚化鐵的儀合金200um涂層的制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 等粒子噴涂是利用等離子弧進行的，等離子弧是壓縮電弧，與自由電弧相比較，其 弧柱細，電流密度大，氣體電離度高，因此具有溫度高，能量集中，弧穩(wěn)定性好等特點。等離 子噴涂具有涂層平整光滑，可精確控制厚度；涂層孔隙率低，結(jié)合度高，涂層孔隙率可控 制在1%-10%，結(jié)合強度可達60-70MPa;涂層氧化物和雜質(zhì)含量少，與電鍛、電刷、滲碳、滲 氮相比，等離子噴涂層更厚、更硬、更具防腐效果；噴涂過程對基體的熱影響小，基體組織不 會發(fā)生變化。工件受熱溫度可控制低于250°C，因此也可在塑料、油漆、玻璃、石棉布等非金 屬材料上噴涂。等離子噴涂不足是在噴涂層較厚時，可發(fā)生開裂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是，提供一種含有棚化鐵的儀合金200um涂層的制備方法，其方法 簡單，原料易得，綜合性能好，應(yīng)用廣泛。
[0004] 棚化鐵（TiBz)粉末是灰色或灰黑色的，具有六方的晶體結(jié)構(gòu)。它的烙點是2980°C， 有很高的硬度。它是一種極具開發(fā)前景的陶瓷材料，有較高的強度和耐熱沖擊性，除此之外 還具有良好的導(dǎo)電性和抗氧化能力。因此作為耐磨材料已被廣泛用于磨具、磨料、切削刀具 和耐磨涂層中；作為硬相正被用于多種硬質(zhì)合金和復(fù)相陶瓷的研究中；作為一種在侶液中 溶解度小、導(dǎo)電率高、對侶液潤濕性好的材料已成為侶電解槽用陰極的首選材料。試驗用的 二棚化鐵選自山東正大青州化工廠。
[0005] 金屬鉆（Co)粉作為耐磨涂層，其高的硬度、良好的耐磨性和良好的初性，廣泛應(yīng) 用于航空航天冶金、電力及其機械領(lǐng)域增強基體金屬的耐磨性，或作為磨損部件的修復(fù)。噴 涂WC-Co涂層具有較高的硬度和耐磨性，廣泛地應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如煤氣管道監(jiān)測設(shè)備上 的滑靴W及飛機的發(fā)動機、軸、齒輪等耐磨部件。WC是一種高硬度相，Co是金屬粘結(jié)劑，把 WC顆粒粘結(jié)在一起。在WC-Co基合金中，隨著WC含量的增加，合金的耐磨性增加。涂層組 織和性能的優(yōu)劣受許多因素的影響，如原始噴涂粉末的制造過程和性能、基體材料的選擇 及熱噴涂工藝過程等。試驗用的金屬鉆粉選自北礦新材料科技有限公司。
[0006] 金屬銘（化）粉具有固溶強化作用和純化作用，能提高耐蝕性能和抗高溫氧化性 能；富余的銘容易與碳、棚形成碳化銘、棚化銘硬質(zhì)相從而提高合金硬度和耐磨性。Ni-化 合金也就是儀基耐熱合金，主要在氧化性介質(zhì)條件下使用?？垢邷匮趸秃颉嚨葰怏w的 腐蝕，其耐蝕性隨銘含量的增加而增強。運類合金也具有較好的耐氨氧化物（化0H、K0H)腐 蝕和耐應(yīng)力腐蝕的能力。試驗用的金屬銘粉選自北礦新材料科技有限公司。
[0007] 本發(fā)明選用Ni60為基礎(chǔ)粉，采用等離子噴涂對汽車齒輪軸35CrMo表面進行噴涂。 在Ni60粉中添加TiBz、Co、化金屬粉，每種金屬粉的添加量為0-15%，分成6個實驗組，按 均勻設(shè)計設(shè)計試驗，每組金屬Ni60粉的最小量在67%-88%之間。涂層厚200um等離子噴涂Ni60、TiB2、Co、化在35化Mo試件上。噴焊時若采用中小型噴焊槍時，宜選用-150目的的 粉，采用大型噴焊槍時宜-150 / + 320目的的粉。試驗用的金屬儀粉選自浙江亞通焊材有 限公司。
[0008] 采用的技術(shù)方案是： 一種含有棚化鐵的儀合金200um涂層的制備方法，其特征在于：首先對工件進行熱處 理，然后取各種原料粉按比例配置合金粉并攬拌均勻，最后采用等離子噴涂的方法在工件 表面噴涂一層合金層；具體步驟如下： 一、 對金屬工件的外表面先用砂紙打磨，再進行噴砂處理； 二、 取金屬儀粉、金屬鉆粉、棚化鐵粉和金屬銘粉按比例均勻混合配置合金粉，其中各 組分按質(zhì)量百分比計：金屬銘粉0-15%、金屬鉆粉0-15%、棚化鐵粉0-15%，其余為金屬儀 粉； Ξ、將配置好的合金粉采用等離子噴涂的方法在處理過的工件表面噴涂一層200um厚 的合金層。
[0009] 四、等離子噴涂后的工件端面使用砂紙240#，500#，600#，800#，1000#，1200#，1500# 和2000#進行打磨，拋光，用酒精沖洗，吹干，密封保存。王水腐蝕后，測試涂層顯微硬度和 掃描電鏡； 將試件磨損M-200試驗機上進行磨損，測得磨損量； 將試驗結(jié)果進行人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，經(jīng)過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算和優(yōu)化，并進行設(shè)計和計 算，進行驗證試驗，驗證試驗效果很好，HVmax可達3065HV，個別點可達4454HV。
[0010] 步驟二中配置的合金粉，其金屬儀粉的含量按質(zhì)量百分比計最小量為67%。
[0011] 對合金粉粒度的要求：金屬儀粉150-320目、金屬鉆粉150-320目、棚化鐵粉 150-320目和金屬銘粉150-320目。
[0012] 金屬工件的材質(zhì)為軸類鋼（35CrMo)。
[0013] 步驟一中對金屬工件表面用砂紙打磨的方法為：使用240#砂紙進行打磨。
[0014] 合金涂層效果：涂層結(jié)合較好，試驗后顯微硬度HVmax最大可達2823. 3HV,HVmin 為1063. 9HV,本研究使用M-200磨損試驗機，加載9. 8N，磨損時間為20min，主軸轉(zhuǎn)速200 rad/min;潤滑油為10#機油，壓力為10N，在5次20min的時間里最小的磨損量為0. 0024邑， 最大的磨損量為〇.〇919邑。
[0015] 附表1Ni60的理化性能
本發(fā)明的優(yōu)點在于： 本發(fā)明所制備的涂層，綜合性能極佳，常用于伴有氧化或熱腐蝕性的抗磨損場合，與滲 碳、滲氮、滲棚、鍛銘和某些堆焊合金等表面硬化處理后的硬度相當(dāng)，其自烙性、潤濕性和 噴焊性優(yōu)良，而且烙點比較低，噴焊層具有硬度高、耐蝕、耐磨、耐熱特點，難W切削和抗高 溫氧化的綜合性能，已被廣泛用于冶金、機械、礦山、石油、化工、輕工、汽車等領(lǐng)域易損部件 的修復(fù)和保護，能幾倍乃至幾十倍地提高使用壽命。適用于軸類、閥口、柱塞、密封環(huán)、輸送 漉、累套、刮板等零件的表面，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，能幾倍乃至幾十倍地提 高使用壽命。
【附圖說明】
[001引 圖1為涂層厚度200um等離子噴涂配比TiB2l5%、Co6%、Crl2%、Ni60 88%的35CrMo 線掃描的Ni元素掃描電鏡分析圖。
[0017] 圖2為涂層厚度200um等離子噴涂配比118215%、(：〇6%