一种基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层，取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mm×8mm的圆片状试样，试样待喷涂表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20％和w(Ni)为80％，粉末形貌为不规则颗粒状，其粉末粒度范围为50～80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150℃烘干箱中烘干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0.3～0.6MPa，乙炔压为0.4～0.6MPa，空气压为0.3～0.5MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量，即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
【专利说明】一种基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层
【技术领域】
[0001] 本发明涉及耐磨材料【技术领域】，尤其涉及一种基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨 涂层。
【背景技术】
[0002] 钛合金具有很高的比强度、很强的耐腐蚀性、优良的高温和低温性能，是航空航 天和石油化工部门广泛使用的高性能材料；但钛合金的摩擦因数大、耐磨性差，限制了其 应用范围。多年来，材料工作者对提高金属耐磨性的表面涂层技术进行了广泛研究，例如 化学镀层、气体氮化、激光熔覆、热喷涂等。热喷涂技术是表面涂层技术的一种，其利用高 温火焰将粉末熔化喷射到金属表面上，再冷却凝固形成涂层。由于采用热喷涂技术可以制 备很厚的涂层，因此被广泛用来制备耐磨涂层。减轻磨损的有效途径就是降低对磨表面的 摩擦因数.在减磨材料中，石墨是一种优良的固体润滑剂。包含有石墨成分的对磨表面 通过石墨的自润滑作用，可大大降低材料的磨损。但是，单独的石墨不能用于制备金属的 耐磨涂层.为此，国内外开发出一种镍包石墨的复合材料粉末利用Ni作为黏结剂将石墨 包裹起来，使得这种材料粉末用在涂层的制备工艺上.现研究一种以镍包石墨粉末为原材 料，在钛合金表面上进行了热喷涂耐磨涂层的方法。
【发明内容】
[0003] 为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种能够降低材料磨损的基于钛 合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
[0004] 本发明所解决的技术问题可以采用以下的技术方案来实现：
[0005] -种基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层，其特征在于，取钛合金扎制棒材，用 电火花切割机制成30_X8mm的圆片状试样，试样待喷涂表面经水砂纸磨削加工平整，喷 涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21型镍包石墨复合粉末，镍包石墨 粉末化学成分为w(C)为20 %和w(Ni)为80%，粉末形貌为不规则颗粒状，其粉末粒度范 围为50?80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150°C烘干箱中烘干2h。喷涂：热喷涂设备采用 高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为〇. 3?0. 6MPa，乙炔压为0. 4?0. 6MPa，空气 压为0. 3?0. 5MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量，即可得到 基于钦合金表面热喷涂的镇包石墨涂层。
[0006] 优选的，取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mmX8mm的圆片状试样，试样 待喷涂表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为 KF-21型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20%和w(Ni)为80%，粉末 形貌为不规则颗粒状，其粉末粒度范围为50?80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150°C烘干 箱中烘干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0. 3MPa， 乙炔压为〇. 4MPa，空气压为0. 3MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂 层质量，即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
[0007] 优选的，取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mmX8mm的圆片状试样，试样 待喷涂表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为 KF-21型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20%和w(Ni)为80%，粉末 形貌为不规则颗粒状，其粉末粒度范围为50?80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150°C烘干 箱中烘干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0. 6MPa， 乙炔压为〇. 6MPa，空气压为0. 5MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂 层质量，即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
[0008] 优选的，取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mmX8mm的圆片状试样，试样 待喷涂表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为 KF-21型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20%和w(Ni)为80%，粉末 形貌为不规则颗粒状，其粉末粒度范围为50?80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150°C烘干 箱中烘干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0. 45MPa， 乙炔压为〇. 5MPa，空气压为0. 4MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂 层质量，即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
[0009] 本发明的有益效果为：（1)以镍包石墨粉为原材料，在钛合金表面上进行热喷涂 耐磨涂层，优化工艺参数，得到了良好质量的镍包石墨涂层。（2)在热喷涂过程中，石墨颗 粒表层的镍完整地包裹住石墨，隔绝了石墨与基底Ti的接触，阻止二者发生化学反应，从 而避免石墨润滑相的损失。（3)涂层与下部钛合金基底的界面处无大的裂纹和气孔，也未发 现不明夹杂物，呈现一定的冶金结合状态，界面结合强度很高。（4)涂层组织中，石墨颗粒 弥散地分布于镍基体里，二者的界面浸润良好，结合强度高，可以保证石墨颗粒在磨损过程 中不会脱落下来。
【具体实施方式】
[0010] 下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步具体说明：
[0011] 实施例1
[0012] 取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mmX8mm的圆片状试样，试样待喷涂 表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21 型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20 %和w(Ni)为80%，粉末形貌为 不规则颗粒状，其粉末粒度范围为50?80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150°C烘干箱中烘 干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0. 3MPa，乙炔压 为0. 4MPa，空气压为0. 3MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量， 即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
[0013] 本发明的有益效果为：（1)以镍包石墨粉为原材料，在钛合金表面上进行热喷涂 耐磨涂层，优化工艺参数，得到了良好质量的镍包石墨涂层。（2)在热喷涂过程中，石墨颗 粒表层的镍完整地包裹住石墨，隔绝了石墨与基底Ti的接触，阻止二者发生化学反应，从 而避免石墨润滑相的损失。（3)涂层与下部钛合金基底的界面处无大的裂纹和气孔，也未发 现不明夹杂物，呈现一定的冶金结合状态，界面结合强度很高。（4)涂层组织中，石墨颗粒 弥散地分布于镍基体里，二者的界面浸润良好，结合强度高，可以保证石墨颗粒在磨损过程 中不会脱落下来。
[0014] 实施例2
[0015] 取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mmX8mm的圆片状试样，试样待喷涂 表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21 型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20 %和w(Ni)为80%，粉末形貌为 不规则颗粒状，其粉末粒度范围为50?80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150°C烘干箱中烘 干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0. 6MPa，乙炔压 为0. 6MPa，空气压为0. 5MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量， 即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
[0016] 本发明的有益效果为：（1)以镍包石墨粉为原材料，在钛合金表面上进行热喷涂 耐磨涂层，优化工艺参数，得到了良好质量的镍包石墨涂层。（2)在热喷涂过程中，石墨颗 粒表层的镍完整地包裹住石墨，隔绝了石墨与基底Ti的接触，阻止二者发生化学反应，从 而避免石墨润滑相的损失。（3)涂层与下部钛合金基底的界面处无大的裂纹和气孔，也未发 现不明夹杂物，呈现一定的冶金结合状态，界面结合强度很高。（4)涂层组织中，石墨颗粒 弥散地分布于镍基体里，二者的界面浸润良好，结合强度高，可以保证石墨颗粒在磨损过程 中不会脱落下来。
[0017] 实施例3
[0018] 取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mmX8mm的圆片状试样，试样待喷涂 表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21 型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20 %和w(Ni)为80%，粉末形貌为 不规则颗粒状，其粉末粒度范围为50?80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150°C烘干箱中烘 干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0. 45MPa，乙炔压 为0. 5MPa，空气压为0. 4MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量， 即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
[0019] 本发明的有益效果为：（1)以镍包石墨粉为原材料，在钛合金表面上进行热喷涂 耐磨涂层，优化工艺参数，得到了良好质量的镍包石墨涂层。（2)在热喷涂过程中，石墨颗 粒表层的镍完整地包裹住石墨，隔绝了石墨与基底Ti的接触，阻止二者发生化学反应，从 而避免石墨润滑相的损失。（3)涂层与下部钛合金基底的界面处无大的裂纹和气孔，也未发 现不明夹杂物，呈现一定的冶金结合状态，界面结合强度很高。（4)涂层组织中，石墨颗粒 弥散地分布于镍基体里，二者的界面浸润良好，结合强度高，可以保证石墨颗粒在磨损过程 中不会脱落下来。
[0020] 最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对 本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均 应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1. 一种基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层，其特征在于，取钛合金扎制棒材，用电 火花切割机制成30_X8mm的圆片状试样，试样待喷涂表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂 前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉 末化学成分为w(C)为20%和w(Ni)为80%，粉末形貌为不规则颗粒状，其粉末粒度范围为 50?80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150°C烘干箱中烘干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速 氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0. 3?0. 6MPa，乙炔压为0. 4?0. 6MPa，空气压为 0. 3?0. 5MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量，即可得到基于 钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
2. 根据权利要求1所述的基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层，其特征在于，取钛 合金扎制棒材，用电火花切割机制成30_X8mm的圆片状试样，试样待喷涂表面经水砂纸 磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21型镍包石墨复 合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20%和w(Ni)为80%，粉末形貌为不规则颗粒 状，其粉末粒度范围为50?80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150°C烘干箱中烘干2h。喷涂： 热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为〇. 3MPa，乙炔压为0. 4MPa，空 气压为0. 3MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量，即可得到基于 钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
3. 根据权利要求1所述的基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层，其特征在于，取钛 合金扎制棒材，用电火花切割机制成30_X8mm的圆片状试样，试样待喷涂表面经水砂纸 磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21型镍包石墨复 合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20%和w(Ni)为80%，粉末形貌为不规则颗粒 状，其粉末粒度范围为50?80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150°C烘干箱中烘干2h。喷涂： 热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为〇. 6MPa，乙炔压为0. 6MPa，空 气压为0. 5MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量，即可得到基于 钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
4. 根据权利要求1所述的基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层，其特征在于，取钛 合金扎制棒材，用电火花切割机制成30_X8mm的圆片状试样，试样待喷涂表面经水砂纸 磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21型镍包石墨复 合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20%和w(Ni)为80%，粉末形貌为不规则颗粒 状，其粉末粒度范围为50?80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150°C烘干箱中烘干2h。喷涂： 热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为〇. 45MPa，乙炔压为0. 5MPa， 空气压为〇. 4MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量，即可得到基 于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
【文档编号】C23C4/12GK104152839SQ201410366663
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】汪德发 申请人:宁国市开源电力耐磨材料有限公司