专利名称：一种强化钛合金表面的方法
技术领域：
本发明涉及钛合金表面改性方法，属于表面改性领域。
背景技术：
钛合金具有比强度高、耐腐蚀性强、高温力学性能稳定、生物相容性好等优点，在宇航工业、生物医药、石油工业以及原子能等高技术领域，钛合金都有着广泛应用。但是钛合金作为运动副零部件时，耐磨性成为影响其使用性能和寿命的最重要因素之一，因此采用先进表面改性技术获得良好的耐磨层，成为解决这一问题的有效途径。近年来，固体渗金属、离子注入、激光表面合金化及电子束表面合金化、离子氮化等现代表面技术均应用到钛合金表面改性的研究中。这些技术在改善钛合金的摩擦磨损性能方面取得了显著效果，但将这些表面技术应用到承受冲击振动载荷、热疲劳环境时，普遍存在涂覆层薄，或抗冲击性能差，或与基体材料结合弱等缺点，需要开发在钛合金表面制备耐磨性高、与基体结合好的表面改性层。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强化钛合金表面的方法，以解决现有技术涂覆层耐磨性差及与基体材料结合弱的缺陷。为实现上述目的，本发明提供一种强化钛合金表面的方法，针对钛合金表面，采用高频脉冲离子弧技术，以WC作为强化电极，在钛合金表面制备强化层。其中，所述高频脉冲等离子弧技术强化步骤包括
步骤1:对钛合金表面进行打磨，去除表面氧化膜；步骤2 :使用丙酮刷洗钛合金表面，清除表面油脂及污染物；步骤3 :把钛合金夹在地线夹，需制备的表面面向操作者，枪电极与钛合金的夹角约60°左右；步骤4 :水平移动喷枪直至钛合金表面全部强化，完成钛合金表面横向强化。步骤5 :水平90°旋转转台，按照步骤3、4在钛合金表面强化一次，完成钛合金表面纵向强化；较佳地，还包括步骤6 :重复步骤3-5，即实现在钛合金表面二次强化。其中，所述步骤I中，采用200目水砂纸对钛合金进行打磨。其中，所述高频脉冲等离子弧频率为2000HZ。其中，Ti合金表面形成以TiC为主的强化层，厚度为0. 05mm。其中，所述强化层显微硬度为钛合金基体的2倍以上。本发明采用高频脉冲离子弧技术强化钛合金表面，制备工艺流程少，提高了生产率并降低了成本，沉积层结构、厚度可控，能够实现工艺化生产。并且，沉积层与基体之间形成良好的冶金结合，具有细微组织，耐磨性能提高。
图1为高频脉冲离子弧技术强化钛合金表面示意图。图2为样品强化层X射线衍射分析结果。图3为强化层金相图片。图4为强化层的微晶结构照片。图5为钛合金表面强化前后显微硬度变化。其中，附图标记1-交流220V电源2-高频脉冲控制柜3-気气表气阀4-||气瓶5-喷枪/枪电极/旋转转台 6-钛合金7-地线夹
具体实施例方式
本发明的强化钛合金表面的方法采用高频脉冲离子弧技术进行强化，以WC作为强化电极，在钛合金表面制备以TiC为主的强化层。强化层厚度可达0. 05_，显微硬度达到钛合金基体的2倍以上，提高钛合金表面耐磨性。强化设备采用旋转电极式强化系统的经典机型SPARK 900，工作频率为2000HZ。本发明的强化钛合金表面的方法包括步骤1:对钛合金表面进行打磨，去除表面氧化膜；步骤2 :使用丙酮刷洗钛合金表面，清除表面油脂及污染物；步骤3 :把钛合金6夹在地线夹7上，需制备的表面面向操作者，枪电极5与钛合金6的夹角约60°左右；步骤4 :水平移动喷枪5直至钛合金6表面全部强化,完成钛合金6表面横向强化。步骤5 :水平90°旋转转台5，按照步骤3、4在钛合金表面强化一次，完成钛合金表面纵向强化；较佳地，还包括步骤6 :重复步骤3-5，即实现在钛合金6表面二次强化。以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。选用钛合金基体材料为TC6,化学成分见表I。试验选用电极直径3mm,长度为80 IOOmm棒状电极，主要成份为WC。采用高频脉冲离子弧技术在TC6合金表面制备TiC强化层。强化工艺参数见表2。表I钛合金TC6材料化学成分
权利要求
1.一种强化钛合金表面的方法，其特征在于，针对钛合金表面，采用高频脉冲离子弧技术，以WC作为强化电极，在钛合金表面制备强化层。
2.根据权利要求1所述的强化钛合金表面的方法，其特征在于，所述高频脉冲等离子弧技术强化步骤包括 步骤1:对钛合金表面进行打磨，去除表面氧化膜； 步骤2 :使用丙酮刷洗钛合金表面，清除表面油脂及污染物； 步骤3 :把钛合金夹在地线夹，需制备的表面面向操作者，枪电极与钛合金的夹角约60°左右； 步骤4 :水平移动喷枪直至钛合金表面全部强化，完成钛合金表面横向强化； 步骤5 :水平90°旋转转台，按照步骤3、4在钛合金表面强化一次，完成钛合金表面纵向强化。
3.根据权利要求2所述的强化钛合金表面的方法，其特征在于，还包括步骤6:重复步骤3-5，在钛合金表面进行二次强化。
4.根据权利要求2所述的强化钛合金表面的方法，其特征在于，所述步骤I中，采用200目水砂纸对钛合金进行打磨。
5.根据权利要求1所述的强化钛合金表面的方法，其特征在于，所述高频脉冲等离子弧频率为2000HZ。
6.根据权利要求1所述的强化钛合金表面的方法，其特征在于，Ti合金表面形成以TiC为主的强化层，厚度为O. 05mm。
7.根据权利要求6所述的强化钛合金表面的方法，其特征在于，所述强化居显微硬度为钛合金基体的2倍以上。
全文摘要
本发明公开了一种采用高频脉冲离子弧技术强化钛合金表面的方法，该方法采用2000HZ的高频脉冲离子弧技术，以WC作为强化电极，在钛合金表面制备TiC强化层。强化层厚度可达0.05mm。本发明的方法节能、高效、灵活，获得的强化层性能可靠。钛合金表面制备强化层TiC后，显微硬度提高，显微硬度达到钛合金基体的2倍以上，提高了钛合金表面耐磨性。
文档编号C23C4/12GK103031509SQ20111030213
公开日2013年4月10日 申请日期2011年10月8日 优先权日2011年10月8日
发明者汪瑞军, 徐林, 吕玉芬, 张天剑 申请人:中国农业机械化科学研究院, 北京金轮坤天特种机械有限公司