一种含有硼化钛的镍合金200um涂层的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及防护技术领域，特别设及一种含有棚化铁的儀合金200um涂层的制备 方法。
【背景技术】
[0002] 等粒子喷涂是利用等离子弧进行的，等离子弧是压缩电弧，与自由电弧相比较，其 弧柱细，电流密度大，气体电离度高，因此具有溫度高，能量集中，弧稳定性好等特点。等离 子喷涂具有涂层平整光滑，可精确控制厚度；涂层孔隙率低，结合度高，涂层孔隙率可控 制在1%-10%，结合强度可达60-70MPa;涂层氧化物和杂质含量少，与电锻、电刷、渗碳、渗 氮相比，等离子喷涂层更厚、更硬、更具防腐效果；喷涂过程对基体的热影响小，基体组织不 会发生变化。工件受热溫度可控制低于250°C，因此也可在塑料、油漆、玻璃、石棉布等非金 属材料上喷涂。等离子喷涂不足是在喷涂层较厚时，可发生开裂。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是，提供一种含有棚化铁的儀合金200um涂层的制备方法，其方法 简单，原料易得，综合性能好，应用广泛。
[0004] 棚化铁（TiBz)粉末是灰色或灰黑色的，具有六方的晶体结构。它的烙点是2980°C， 有很高的硬度。它是一种极具开发前景的陶瓷材料，有较高的强度和耐热冲击性，除此之外 还具有良好的导电性和抗氧化能力。因此作为耐磨材料已被广泛用于磨具、磨料、切削刀具 和耐磨涂层中；作为硬相正被用于多种硬质合金和复相陶瓷的研究中；作为一种在侣液中 溶解度小、导电率高、对侣液润湿性好的材料已成为侣电解槽用阴极的首选材料。试验用的 二棚化铁选自山东正大青州化工厂。
[0005] 金属钻（Co)粉作为耐磨涂层，其高的硬度、良好的耐磨性和良好的初性，广泛应 用于航空航天冶金、电力及其机械领域增强基体金属的耐磨性，或作为磨损部件的修复。喷 涂WC-Co涂层具有较高的硬度和耐磨性，广泛地应用于许多领域，如煤气管道监测设备上 的滑靴W及飞机的发动机、轴、齿轮等耐磨部件。WC是一种高硬度相，Co是金属粘结剂，把 WC颗粒粘结在一起。在WC-Co基合金中，随着WC含量的增加，合金的耐磨性增加。涂层组 织和性能的优劣受许多因素的影响，如原始喷涂粉末的制造过程和性能、基体材料的选择 及热喷涂工艺过程等。试验用的金属钻粉选自北矿新材料科技有限公司。
[0006] 金属铭（化）粉具有固溶强化作用和纯化作用，能提高耐蚀性能和抗高溫氧化性 能；富余的铭容易与碳、棚形成碳化铭、棚化铭硬质相从而提高合金硬度和耐磨性。Ni-化 合金也就是儀基耐热合金，主要在氧化性介质条件下使用。抗高溫氧化和含硫、饥等气体的 腐蚀，其耐蚀性随铭含量的增加而增强。运类合金也具有较好的耐氨氧化物（化0H、K0H)腐 蚀和耐应力腐蚀的能力。试验用的金属铭粉选自北矿新材料科技有限公司。
[0007] 本发明选用Ni60为基础粉，采用等离子喷涂对汽车齿轮轴35CrMo表面进行喷涂。 在Ni60粉中添加TiBz、Co、化金属粉，每种金属粉的添加量为0-15%，分成6个实验组，按 均匀设计设计试验，每组金属Ni60粉的最小量在67%-88%之间。涂层厚200um等离子喷涂Ni60、TiB2、Co、化在35化Mo试件上。喷焊时若采用中小型喷焊枪时，宜选用-150目的的 粉，采用大型喷焊枪时宜-150 / + 320目的的粉。试验用的金属儀粉选自浙江亚通焊材有 限公司。
[0008] 采用的技术方案是： 一种含有棚化铁的儀合金200um涂层的制备方法，其特征在于：首先对工件进行热处 理，然后取各种原料粉按比例配置合金粉并揽拌均匀，最后采用等离子喷涂的方法在工件 表面喷涂一层合金层；具体步骤如下： 一、 对金属工件的外表面先用砂纸打磨，再进行喷砂处理； 二、 取金属儀粉、金属钻粉、棚化铁粉和金属铭粉按比例均匀混合配置合金粉，其中各 组分按质量百分比计：金属铭粉0-15%、金属钻粉0-15%、棚化铁粉0-15%，其余为金属儀 粉； Ξ、将配置好的合金粉采用等离子喷涂的方法在处理过的工件表面喷涂一层200um厚 的合金层。
[0009] 四、等离子喷涂后的工件端面使用砂纸240#，500#，600#，800#，1000#，1200#，1500# 和2000#进行打磨，抛光，用酒精冲洗，吹干，密封保存。王水腐蚀后，测试涂层显微硬度和 扫描电镜； 将试件磨损M-200试验机上进行磨损，测得磨损量； 将试验结果进行人工神经网络优化，经过人工神经网络计算和优化，并进行设计和计 算，进行验证试验，验证试验效果很好，HVmax可达3065HV，个别点可达4454HV。
[0010] 步骤二中配置的合金粉，其金属儀粉的含量按质量百分比计最小量为67%。
[0011] 对合金粉粒度的要求：金属儀粉150-320目、金属钻粉150-320目、棚化铁粉 150-320目和金属铭粉150-320目。
[0012] 金属工件的材质为轴类钢（35CrMo)。
[0013] 步骤一中对金属工件表面用砂纸打磨的方法为：使用240#砂纸进行打磨。
[0014] 合金涂层效果：涂层结合较好，试验后显微硬度HVmax最大可达2823. 3HV,HVmin 为1063. 9HV,本研究使用M-200磨损试验机，加载9. 8N，磨损时间为20min，主轴转速200 rad/min;润滑油为10#机油，压力为10N，在5次20min的时间里最小的磨损量为0. 0024邑， 最大的磨损量为〇.〇919邑。
[0015] 附表1Ni60的理化性能
本发明的优点在于： 本发明所制备的涂层，综合性能极佳，常用于伴有氧化或热腐蚀性的抗磨损场合，与渗 碳、渗氮、渗棚、锻铭和某些堆焊合金等表面硬化处理后的硬度相当，其自烙性、润湿性和 喷焊性优良，而且烙点比较低，喷焊层具有硬度高、耐蚀、耐磨、耐热特点，难W切削和抗高 溫氧化的综合性能，已被广泛用于冶金、机械、矿山、石油、化工、轻工、汽车等领域易损部件 的修复和保护，能几倍乃至几十倍地提高使用寿命。适用于轴类、阀口、柱塞、密封环、输送 漉、累套、刮板等零件的表面，取得了显著的经济效益和社会效益，能几倍乃至几十倍地提 高使用寿命。
【附图说明】
[001引 图1为涂层厚度200um等离子喷涂配比TiB2l5%、Co6%、Crl2%、Ni60 88%的35CrMo 线扫描的Ni元素扫描电镜分析图。
[0017] 图2为涂层厚度200um等离子喷涂配比118215%、(：〇6%