一种喷涂涂层耦合后处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及喷涂涂层的处理技术，特别是一种喷涂涂层耦合后处理方法。
【背景技术】
[0002]经过喷涂形成的涂层是由熔化状态粉末粒子高速喷向基体，热喷涂涂层形成过程决定了涂层的结构特点，喷涂涂层是由无数变形粒子相互交错呈波浪式堆叠在一起的层状组织结构，涂层中颗粒与颗粒之间不可避免地存在一些孔隙和空洞，并伴有氧化物夹杂，且涂层与基材间为机械结合，从而影响了与金属基体的结合强度和表面层致密度，因此，难以适应较恶劣的环境，这限制了它的应用范围及使用寿命。正是这种涂层组织结构的缺陷，使得通过涂层的后处理来改变涂层的组织或对原有的组织进行适当调节成为可能，为最终提高涂层的性能带来巨大潜力。现有的后处理技术主要有激光重熔、电子束重熔、TIG重熔、火焰重熔、整体加热重熔和感应重熔等。后熔处理是利用热源将合金中最易熔化的成分熔化，产生的液相有助于扩散过程的强化和成分的渗透。熔化的结果使喷涂涂层与基体的结合区由原来堆叠的层状组织变为致密和较均匀的组织，孔隙减少甚至消失。因此，采用适当的重熔处理，可改善涂层与基体间的结合强度和涂层内在质量，从而提高涂层的耐磨、耐蚀性。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于提供一种喷涂涂层耦合后处理方法，使喷涂涂层能适应在恶劣的环境下工作，提高喷涂涂层的应用范围及使用寿命。
[0004]本发明所采用的技术方案:一种喷涂涂层耦合后处理方法，首先对在工件上预先制备的喷涂涂层实施感应重熔，利用感应圈中的交变磁场在工件中产生涡流，涡流产生的热量使喷涂涂层软化，保证喷涂涂层的加热温度在喷涂涂层合金固相线以上10?30°C;然后，对喷涂涂层进行超磁致伸缩超声表面强化处理，振幅控制在5?1mm范围，预压力控制在50N?350N。
[0005 ] 所述感应圈的输入电流8A?80A，输出功率5KW?50KW，振荡频率15?35KHz。
[0006]本发明中喷涂涂层重新加热到某个温度(喷涂涂层合金固相线以上10?30°C)，此时喷涂涂层呈半固态时(喷涂涂层中有60 %?80 %的液态及20 %?40 %的固态)，快速对喷涂涂层采用超磁致伸缩超声表面强化技术强化。超声表面强化技术与传统的表面处理(喷丸、超音微粒等)不同，超声表面加工处理主要依靠施加在加工工具头的静压力和超频机械振动使得材料发生微观弹塑性变形。把超声引入常规的滚挤压过程，对喷涂涂层性能改善作用主要表现以下方面:超声挤滚压能实现喷涂涂层的纳米化，形成等轴的纳米晶体结构，晶粒取向随机分布，同时形成高密度的位错，和原始晶粒尺寸相比，晶粒得到很大程度的细化;超声滚挤压引入残余应力。和传统的表面变形强化一样，超声滚挤压强化也会产生残余压应力，它有着滚压和喷丸综合强化效果，但因金属表层收到超磁致伸缩器外工具头的驱赶和挤压，金属向四周扩张同时受到金属内层牵制产生拉应力，表层产生压应力，并随着挤压力的增加和挤压次数的增加，工件残余应力绝对值总体增大;超声挤滚压能提高材料表面的机械性能。使喷涂涂层发生大面积的塑性变形，组织结构均匀细化，消除喷涂涂层中的层状组织结构和涂层中颗粒与颗粒之间存在孔隙和空洞，同时提高残余应力深度，表层得到硬化，工件的抗疲劳特性和抑制裂纹萌生能力得到提高。
[0007]本发明通过涂层感应重熔技术的涡流的趋肤效应构成了感应加热的主要优势，使得热量可以集中在要求加热的涂层区域内。利用超磁致伸缩超声条件下涂层屈服应力降低的特性，采用强化工具头，对工件施加一定静压力和超频机械振动，主要依靠施加在加工工具头的静压力和超频机械振动使得涂层发生微观弹塑性变形，抑制涂层后处理中微观缺陷的生成，获得满意微观组织结构及性能的优质喷涂涂层。
[0008]采用本发明对喷涂涂层实施后处理，可使喷涂涂层一次使用寿命提高8倍以上，并可修磨4?5次，总寿命比其它喷涂涂层提高了 40?90倍。
【附图说明】
[0009]图1是实施例1中采用本发明对喷涂涂层耦合处理后涂层的接合界面SEM图。
[0010]图2是实施例1中采用本发明对喷涂涂层耦合处理后涂层的微观组织结构SEM图。
【具体实施方式】
[0011]本发明采用感应重熔技术和超磁致伸缩超声表面强化技术耦合对喷涂涂层实施后处理。由于感应重熔热源为环形，重熔先从界面开始，然后向表层推进，温差效应应力小，工件变形小，且加热频率高，涂层能迅速熔化并与基体形成良好的冶金结合，不易开裂剥落。另外，重熔工艺容易控制，工件环境清洁，从而改善了操作者的劳动环境。
[0012]下面结合附图和两个运用实例对本发明做进一步说明。
[0013]实施例1:选用N1-WC金属陶瓷喷涂涂层进行耦合重熔后处理;选用型号为SPG-30B的高频感应设备对喷涂涂层进行感应重熔，具体感应加热参数如下:加热温度798°C，输入电流30A，输出功率8KW，振荡频率20KHz;选用超磁致伸缩超声振动参数如下:CA6140普通车床上实施超声波振动强化处理，ZJ-1型超声波振动系统，具体工艺参数选定为:振幅8mm，预压力控制在150N;N1-WC金属陶瓷喷涂涂层耦合后处理结果见图1、图2，喷涂涂层一次使用寿命提高1倍。
[0014]实施例2:选用Ni60合金喷涂涂层进行耦合重熔后处理。选用型号为SPG-30B的高频感应设备对喷涂涂层进行感应重熔。具体感应加热参数如下:加热温度742°C，输入电流25A，输出功率7KW，振荡频率20KHz。选用超磁致伸缩超声振动参数如下:CA6140普通车床上实施超声波振动强化处理，ZJ-1型超声波振动系统。具体工艺参数选定为:振幅8_，预压力控制在14(^。附60合金喷涂涂层经实施后处理，可使喷涂涂层一次使用寿命提高8倍。
【主权项】
1.一种喷涂涂层耦合后处理方法，其特征是:首先对在工件上预先制备的喷涂涂层实施感应重熔，利用感应圈中的交变磁场在工件中产生涡流，涡流产生的热量使喷涂涂层软化，保证喷涂涂层的加热温度在喷涂涂层合金固相线以上10?30°C;然后，对喷涂涂层进行超磁致伸缩超声表面强化处理，振幅控制在5?1mm范围，预压力控制在50N?350N。2.根据权利要求1所述的一种喷涂涂层耦合后处理方法，其特征是:所述感应圈的输入电流8A?80A，输出功率5KW?50KW，振荡频率15?35KHz。3.根据权利要求1所述的一种喷涂涂层耦合后处理方法，其特征是:具体实施为:选用N1-WC金属陶瓷喷涂涂层进行耦合重熔后处理;选用型号为SPG-30B的高频感应设备对喷涂涂层进行感应重熔，具体感应加热参数如下:加热温度798°C，输入电流30A，输出功率8KW，振荡频率20KHz;选用超磁致伸缩超声振动参数如下:CA6140普通车床上实施超声波振动强化处理，ZJ-1型超声波振动系统，具体工艺参数选定为:振幅8_，预压力控制在150N。
【专利摘要】本发明涉及喷涂涂层的处理技术，特别是一种喷涂涂层耦合后处理方法。本发明首先对在工件上预先制备的喷涂涂层实施感应重熔，利用感应圈中的交变磁场在工件中产生涡流，涡流产生的热量使喷涂涂层软化，保证喷涂涂层的加热温度在喷涂涂层合金固相线以上10～30℃；然后，对喷涂涂层进行超磁致伸缩超声表面强化处理，振幅控制在5～10mm范围，预压力控制在50N～350N。所述感应圈的输入电流8A～80A，输出功率5KW～50KW，振荡频率15～35KHz。采用本发明对喷涂涂层实施后处理，可使喷涂涂层一次使用寿命提高8倍以上，并可修磨4～5次，总寿命比其它喷涂涂层提高了40～90倍。
【IPC分类】C23C4/18
【公开号】CN105506535
【申请号】CN201610028341
【发明人】赵运财, 张继武, 上官绪超, 何文
【申请人】江西理工大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月15日