一种含钛复合板的修补方法与流程

本发明属于利用超音速电弧喷涂对含钛复合板的修补技术领域，具体为一种修补抗腐蚀钛板的方法。

背景技术：

钛的密度小，只相当于钢的57%，钛同时兼有钢(强度高)和铝(质地轻)的优点。高纯度钛具有良好的可塑性，在室温时钛不与氯气、稀硫酸、稀盐酸和硝酸作用，在实际情况下钛在许多介质中很稳定。钛在氧化性、中性和弱还原性等介质中是耐腐蚀的这是因为钛和氧的亲和力很大，在空气中或含氧介质中，钛表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜，保护了钛基体不被腐蚀。因此随着新的技术革命和工业革命的深入，钛将成为继铁、铝之后崛起的“第三金属”。钛及钛合金的广泛使用为社会带来了巨大的经济效益，在化工、冶金、真空制盐、电力等领域产生巨大的收益。

利用钛及钛合金的耐腐蚀性，用爆炸焊的方法在其他金属板上结合一层钛板，制成的复合板可有效保护金属基体免受环境腐蚀。但是在爆炸焊的过程中，存在部分区域焊合较差，从而导致钛板与基板之间起泡使钛板隆起，传统的处理方法为将钛板全部清除重新爆炸焊或仅清除隆起部分并在破损区域用焊枪进行焊合，这样的解决方法操作复杂，耗时较长，实现效率低。本发明采用超音速电弧喷涂对钛板的破损进行修补，对设备要求较低，操作方便易实现，目前还未见相关的报道与专利。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种与基板结合良好，板层结构成分均匀，无裂缝和夹杂的含钛复合板的修补方法。

本发明的技术方案为：一种含钛复合板的修补方法，包括以下步骤：

（1）对含钛复合板的钛板破损处进行预处理如下：对破损处进行除污清洗，然后使用砂纸逐级打磨至2000目，用丙酮超声波清洗10～15min，吹干；

（2）对钛板破损处进行喷砂处理：调节喷枪枪口与工件距离为40～60mm，调节空气调压阀至3～6bai（40~80磅/寸²），直至钛板表面呈均匀磨砂状；

（3）利用超音速电弧喷涂技术修补钛板；选择钛合金作为热喷涂粉芯丝材，使用热喷枪进行超音速电弧喷涂制备修补金属板；

（4）将制备的修补金属板冷却至室温，即完成了修补工艺。

进一步地，所述含钛复合板是以钛合金板作为覆板，以钢、铁、铝合金、铜合金或镁合金板材作为基板，经爆炸焊接技术制备而成的复合板。

进一步地，所述步骤（3）的钛合金热喷涂粉芯丝材，其钛元素质量分数为90%～99.6%。

进一步地，所述步骤（3）的超音速电弧喷涂工艺参数为：喷涂速度为300～400m/s，出丝速率为10～15m/s，喷涂距离为110～130cm，喷涂角度80～90°。

进一步地，所述步骤（4）的修补层致密度高，孔径低于3~4nm；主要物相结构是ti，少量tio2；硬度为480～680hv。

本发明的有益效果是：

1.本发明的含钛复合板的钛板修补的方法，本发明可采用手持式喷涂设备对钛板破损处及缓冲区进行修补处理，喷涂效率高，可实现多次连续喷涂，所制备的修复层均匀，不易变形脱落，厚度可以控制，具有较强的可操作性，可现场修补或在线操作。

2.本发明提供的含钛复合板的修补方法，超音速电弧配喷涂粒子速度高，修补后钛板硬度高，可达到680hv，钛板与基板结合强度大，在缓冲区破损残余钛板层与修补后钛板层结合良好，力学性能上没有差异，修补后的钛板空隙小，喷涂颗粒细小均匀，喷涂工件热应力小，不变形，无裂纹倾向。

附图说明

图1为钢基板表面修补钛板的表面微观形貌图。

图2为钢基板表面修补钛板与基板的截面微观形貌图。

图3为钢基板表面修补钛板与原始残留钛板的截面微观形貌图。

附图标记：a-钢基板，b-原始钛板，c-修补金属板。

具体实施方式

实施例1

一种含钛复合板的修补方法，包括以下步骤：

1.对含钛复合板的钛板破损处进行预处理如下：对破损处进行除污清洗，然后使用砂纸逐级打磨至2000目，用丙酮超声波清洗10～15min，吹干；

2.对钛板破损处进行喷砂处理：调节喷枪枪口与工件距离为50mm，调节空气调压阀至4.5bai（60磅/寸²），直至钛板表面呈均匀磨砂状；

3.利用超音速电弧喷涂技术修补钛板。选择钛合金作为热喷涂粉芯丝材，使用热喷枪进行超音速电弧喷涂制备修补金属板。工艺参数为：喷涂速度为380m/s，出丝速率为15m/s，喷涂距离为120cm，喷涂角度90°；

4.将制备的修补金属板冷却至室温，即完成了修补工艺。

实施例2

一种含钛复合板的修补方法，包括以下步骤：

1.对含钛复合板的钛板破损处进行预处理如下：对破损处进行除污清洗，然后使用砂纸逐级打磨至2000目，用丙酮超声波清洗10～15min，吹干；

2.对钛板破损处进行喷砂处理：调节喷枪枪口与工件距离为60mm，调节空气调压阀至6bai（80磅/寸²），直至钛板表面呈均匀磨砂状；

3.利用超音速电弧喷涂技术修补钛板。选择钛合金作为热喷涂粉芯丝材，使用热喷枪进行超音速电弧喷涂制备修补金属板。工艺参数为：喷涂速度为380m/s，出丝速率为10m/s，喷涂距离为120cm，喷涂角度90°；

4.将制备的修补金属板冷却至室温，即完成了修补工艺。

实施例3

一种含钛复合板的修补方法，包括以下步骤：

1.对含钛复合板的钛板破损处进行预处理如下：对破损处进行除污清洗，然后使用砂纸逐级打磨至2000目，用丙酮超声波清洗10～15min，吹干；

2.对钛板破损处进行喷砂处理：调节喷枪枪口与工件距离为40mm，调节空气调压阀至3bai（40磅/寸²），直至钛板表面呈均匀磨砂状；

3.利用超音速电弧喷涂技术修补钛板。选择钛合金作为热喷涂粉芯丝材，使用热喷枪进行超音速电弧喷涂制备修补金属板。工艺参数为：喷涂速度为300m/s，出丝速率为10m/s，喷涂距离为110cm，喷涂角度80°；

4.将制备的修补金属板冷却至室温，即完成了修补工艺。

实施例4

一种含钛复合板的修补方法，包括以下步骤：

1.对含钛复合板的钛板破损处进行预处理如下：对破损处进行除污清洗，然后使用砂纸逐级打磨至2000目，用丙酮超声波清洗10～15min，吹干；

2.对钛板破损处进行喷砂处理：调节喷枪枪口与工件距离为50mm，调节空气调压阀至4.5bai（60磅/寸²），直至钛板表面呈均匀磨砂状；

3.利用超音速电弧喷涂技术修补钛板。选择钛合金作为热喷涂粉芯丝材，使用热喷枪进行超音速电弧喷涂制备修补金属板。工艺参数为：喷涂速度为300m/s，出丝速率为12m/s，喷涂距离为110cm，喷涂角度80°；

4.将制备的修补金属板冷却至室温，即完成了修补工艺。

实施例5

一种含钛复合板的修补方法，包括以下步骤：

1.对含钛复合板的钛板破损处进行预处理如下：对破损处进行除污清洗，然后使用砂纸逐级打磨至2000目，用丙酮超声波清洗10～15min，吹干；

2.对钛板破损处进行喷砂处理：调节喷枪枪口与工件距离为55mm，调节空气调压阀至4.5bai（60磅/寸²），直至钛板表面呈均匀磨砂状；

3.利用超音速电弧喷涂技术修补钛板。选择钛合金作为热喷涂粉芯丝材，使用热喷枪进行超音速电弧喷涂制备修补金属板。工艺参数为：喷涂速度为350m/s，出丝速率为12m/s，喷涂距离为130cm，喷涂角度85°；

4.将制备的修补金属板冷却至室温，即完成了修补工艺。

对实施例1钢基板表面修补后的钛板进行结构表征。

钢基板表面修补后的钛板的表面微观形貌如图1所示，可知修补后的钛板表面平整无裂纹、无缺陷。

由于钢基板表面的钛板部分直接破损到钢基板，图2给出了修补后的金属板与基板的截面微观形貌图，可知金属板与基板结合较好，无裂纹存在。

图3为钢基板表面修补后金属板与原始残留钛板的截面微观形貌图，可知原始残留钛板与修补金属板结合良好，中间无裂纹且气孔很少。

本发明含钛复合板的修补钛板的方法，工艺简单，制备方便，超音速电弧配喷涂粒子速度高，喷涂效率高，可实现多次连续喷涂，修补后钛板硬度高，可达到680hv，钢基板与钛板结合强度大，在缓冲区破损残余钛板与修补后金属板结合良好，对于大尺寸异性热结构部件表面抗腐蚀钛板的修补具有非常重要的作用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或简单替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。