专利名称：电弧喷涂制备含NiB非晶涂层用的粉芯丝材的制作方法
技术领域：
本发明为一种电弧喷涂制备含NiB非晶涂层用的粉芯丝材，属于材料加工工程中地热喷涂领域，主要应用于防腐、耐磨等各个工业领域。
背景技术：
机械零件大多数是用金属材料制造的，在使用中由于相配合零件表面的相互作用会引起磨损；零件的金属表面由于大气的影响发生化学或电化学的作用而导致腐蚀。有时两种现象同时发生，称为磨蚀。随着现代工业和科学技术的发展，机械零件经常处于异常复杂和苛刻的条件下工作，大量机械设备往往因磨损、腐蚀或磨蚀而破坏。
非晶态合金由于金属原子的排列是长程无序的，不存在结晶金属存在的晶界、缺陷、偏析和析出物等，表现出各向同性，非晶态合金的这种结构决定了它具有许多晶态金属所不具备的优异性能，具有高的硬度、强度及优异的耐磨性，同时非晶态合金具有高度的化学均匀性，因此它的耐腐蚀性较优。由以上分析可得出非晶态合金是高强度、硬度、韧性、耐磨性与耐腐蚀性的结合体。但在实际应用中，直至目前，非晶态合金仍没有大范围推广应用，其主要因素是其制备过程难以控制，在实际中很难制备大块非晶合金，其应用主要限制在薄带、细丝、粉末等低维度形状上。
开发熔体急冷制备新技术是当前非晶合金材料研究领域里的前沿性重要课题。采用现代先进热喷涂技术，如等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂等制备表面非晶涂层就是对非晶合金制备技术的新开拓。热喷涂技术的显著特点之一是喷涂粒子具有很高的冷却速度，单个熔融粒子的典型冷却速度大于106K/s，这就意味着每一个熔融粒子都是快淬材料，只要喷涂合金成分适宜，工艺适当，就能够形成非晶相。热喷涂技术作为最有希望的大面积非晶涂层制备方法之一，已开始引起广泛关注。在热喷涂技术中，主要采用等离子喷涂技术和超音速火焰喷涂技术来制备非晶结构涂层，而采用电弧喷涂制备非晶涂层在国内外还鲜有报道。
相对于等离子喷涂和超音速火焰喷涂，电弧喷涂具有快速加热、快速冷却可以现场原位大面积施工、经济性好、涂层性能良好的特点，被广泛应用于防腐、耐磨等各个工业领域，但是经检索国内外未见电弧喷涂制备铁基非晶涂层用粉芯丝材的专利报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种电弧喷涂制备含NiB非晶涂层用的粉芯丝材，该丝材经电弧喷涂在材料表面制备铁基非晶涂层后，涂层中含有大量的非晶，涂层硬度高、耐磨性能好，能提高金属结构构件和装置部件在严酷的腐蚀磨损环境中的使用性能、延长服役寿命。
一种电弧喷涂制备含NiB非晶涂层用的粉芯丝材，其特征在于，所述的粉芯成分质量百分含量范围如下
镍硼60～75％；TiC5～20％；TiB23～10％ 镍粉余量。
本发明的制备方法采用现有技术，包括以下步骤
1、将304L不锈钢带轧成U形，再向U形槽中加入占本发明喷涂丝总重的30～35％的本发明粉芯粉末；
2、将U形槽合口，使粉芯包裹其中，通过拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到2.0mm，得到最终产品。
使用本发明研制的丝材在经过喷砂粗化后的金属基体上按照现有技术中的电弧喷涂时的工艺参数进行喷涂，得到的涂层中含有大量非晶，且涂层硬度高，HV0.1＞1000，耐磨性好，其相对耐磨性可达到Q235钢的13.7倍。
图1实施例2的透射电镜照片及选区衍射花样。
图2实施例3的X射线衍射图谱。
具体实施例方式
实施例1
选用10×0.3mm(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的304L不锈钢钢带。先将其轧成U形。取镍硼粉末600克、TiC粉末200克、TiB2粉末100克、镍粉100克。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的304L不锈钢钢带槽中，填充率为30％。将U形槽合口，使药粉包裹其中，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到2.0mm。在经过喷砂粗化后的金属基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电流150～180A、喷涂电压30～32V、喷涂气压0.55MP、喷涂距离150mm。喷涂层硬度、相对耐磨性见表1。
实施例2
选用10×0.3mm(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的304L不锈钢钢带。先将其轧成U形。取镍硼粉末650克、TiC粉末150克、TiB2粉末100克、镍粉100克。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的304L不锈钢钢带槽中，填充率为32％。将U形槽合口，使药粉包裹其中，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到2.0mm。在经过喷砂粗化后的金属基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电流150～180A、喷涂电压30～32V、喷涂气压0.6MP、喷涂距离100mm。喷涂层硬度、相对耐磨性见表1。涂层的TEM照片及选区衍射花样见图1，图中灰黑色部分为非晶，选区衍射花样为典型的非晶花样。
实施例3
选用10×0.3mm(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的304L不锈钢钢带。先将其轧成U形。取镍硼粉末700克、TiC粉末100克、TiB2粉末50克、镍粉150克。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的304L不锈钢钢带槽中，填充率为34％。将U形槽合口，使药粉包裹其中，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到2.0mm。在经过喷砂粗化后的金属基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电流150～180A、喷涂电压30～32V、喷涂气压0.55MP、喷涂距离200mm。喷涂层硬度、相对耐磨性见表1，涂层的X射线衍射图谱见图2。图中30°～60°为典型的非晶包。
实施例4
选用10×0.3mm(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的304L不锈钢钢带。先将其轧成U形。取镍硼粉末750克、TiC粉末50克、TiB2粉末30克、镍粉170克。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的304L不锈钢钢带槽中，填充率为35％。将U形槽合口，使药粉包裹其中，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到2.0mm。在经过喷砂粗化后的金属基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电流150～180A、喷涂电压30～32V、喷涂气压0.6MP、喷涂距离200mm。喷涂层硬度、相对耐磨性见表1。
表1所打硬度均采用HXD-1000数字式显微硬度计，载荷为100g，加载时间15s，对喷涂层取十点打硬度，最后得到该涂层的平均显微硬度值，见表1。
采用MLS-225型湿式橡胶轮磨粒磨损试验机进行磨损实验。实验参数如下橡胶轮转速240转/分、橡胶轮直径178mm、橡胶轮硬度60(邵尔硬度)、载荷10Kg、橡胶轮转数预磨1000转、正式磨2000转、磨料40～70目的石英砂。材料的耐磨性能用磨损的失重量来衡量。在实验前、后，将试件放入盛有丙酮溶液的烧杯中，在超声波清洗仪中清洗3～5分钟，实验时用Q235钢作为对比，对比件失重量与测量件失重量之比作为该配方的相对耐磨性。
如表1所示，利用本发明所研制丝材进行电弧喷涂得到的涂层硬度高，HV0.1＞1000，耐磨性好，其相对耐磨性可达到Q235钢的13.7倍以上，涂层硬度高、耐磨性能好，能提高金属结构构件和装置部件在严酷的腐蚀磨损环境中的使用性能、延长服役寿命。
表权利要求
1.一种电弧喷涂制备含NiB非晶涂层用的粉芯丝材，其特征在于，所述的粉芯成分质量百分含量范围如下
镍硼60～75％，TiC5～20％，TiB23～10％，镍粉余量。
全文摘要
一种电弧喷涂制备含NiB非晶涂层用的粉芯丝材，属于材料加工工程中的热喷涂领域，主要应用于防腐、耐磨等各个工业领域。非晶态合金是高强度、硬度、韧性、耐磨性与耐腐蚀性的结合体，但国内外均未见有电弧喷涂制备铁基非晶涂层用粉芯丝材的报道。本发明为一种电弧喷涂制备含NiB非晶涂层用的粉芯丝材，其特征在于，所述的粉芯成分质量百分含量范围如下镍硼60～75％；TiC5～20％；TiB23～10％；镍粉余量。用本发明研制的粉芯丝材制备的涂层含有大量非晶，涂层硬度高，HV0.1＞1000；耐磨性好，其相对耐磨性可达到Q235钢的13.7倍。
文档编号C23C4/04GK1876884SQ20061008951
公开日2006年12月13日 申请日期2006年6月30日 优先权日2006年6月30日
发明者贺定勇, 蒋建敏, 傅斌友, 李晓延 申请人:北京工业大学