本发明涉及一种合金涂层，具体涉及电弧喷涂制备NiTi合金涂层，属于合金涂层的制备技术领域。
背景技术：
1963年美国海军军械实验室Buehler博士等人，在近等原子比Ni-Ti合金中偶然发现了形状记忆效应，此后作为最为重要的一种形状记忆合金，Ni-Ti合金逐步引起了人们对其的广泛关注，其应用也不再拘泥于单一领域，Ni-Ti合金的实际应用得到了快速发展。
电弧喷涂技术(Arc Spraying)是一种制备涂层质量好，所用的成本低的热喷涂技术(Thermal Spraying)，于上世纪20年代产生，并在40年代末期开始实际应用。在我国，电弧喷涂技术的应用起源于20世纪50年代，发展到现在已广泛的应用于机械零件的修复和表面防护，以及钢结构大面积长效防腐工程等方面。电弧喷涂是以电弧为热源，将连续送入的金属丝加热熔化并用高速气流雾化、加速喷射到工件表面形成涂层的一种工艺。
在喷涂过程中，两根喷涂用金属丝在送丝机构的传送下均匀、连续地送进电弧喷枪中的两个导电嘴内，导电嘴分别接电源的正、负极，喷涂丝末端呈一定的角度(约为30°～60°)，并且保证在接触前两根丝材可靠的绝缘。喷涂时，两丝材端部互相接触时发生短路并产生电弧；在电源的作用下，电弧保持稳定燃烧，电弧发生点的背后，瞬间熔化的丝材被压缩空气雾化呈细小的熔滴，并以很高的速度喷射到工件表面，形成涂层。
技术实现要素：
涂层试样是由基体和涂层金属两部分够成的，对于基体材料而言，其提供结构件所必须的力学、机械性能，是涂层赖以存在和发挥作用的基础。试样的制备过程中分别采用了电弧喷涂制备方法，所用的基体材料同为1Crl8Ni9Ti普通不锈钢。
电弧喷涂涂层制各过程中，所用的喷涂合金丝由西安赛特金属材料开发有限公司提供，型号为：TiNi-02，尺寸为Ф2.0 mm。相结构表征结果显示TiNi-02型丝材主要是由奥氏体B2-TiNi构成，其次含有少量的马氏体NiTi (B19＇) 低温稳定相。
本发明所用的电弧喷涂设备为美国UniqueCoat公司生产的TRS300H型喷涂系统，包括电源控制系统、送丝机构、点火箱、喷枪、液态燃气、液态气体汽化器等。
NiTi涂层的制备过程经过以下几个部分：基体材料表面的净化处理，喷砂处理，电弧喷涂制备NiTi涂层。
（1）基体材料净化处理。该过程是将基体材料表面进行初步的清理，除去基体上的油污、锈迹以及氧化层。油污的清理通常采用酒精或丙酮浸泡基材，锈迹的处理可以采用砂纸打磨等手段。本发明主要采用丙酮浸泡和砂纸打磨基材，以去除油污和锈迹。
（2）喷砂处理。该过程主要的目的是对基材表面进行粗化，使得涂层和基体的接触面积增大，提高涂层和基体问的结合强度。基材经喷砂处理之后，表面粗糙度增大，活性也随之增强空气中极易再次受到污染，因此喷砂之后应立刻进行喷涂操作。
（3）电弧喷涂制备NiTi涂层。粗化处理后的基体材料固定在电弧喷涂操作台上之后即可进行涂层的制备。
具体的NiTi涂层的喷涂工艺参数：
平均喷涂电流：106.6 A；
平均喷涂电压：30.6 V；
喷涂距离：约20 cm；
压缩空气/高纯氩气压力：0.58 MPa；
喷涂角度：90°；
喷枪行走速度：约10 cm/s；
涂层厚度(mm)：0.4
本发明所用的涂层表征设备为X射线衍射，X射线衍射仪 (XRD：X-Ray Diffraction) 由日本岛津株式会社生产，型号为XRD-6000，此X射线衍射仪为封闭式X射线管，阳极靶为Cu靶，管电压为40 kV，管电流为30 mA，测试过程中采用连续扫描，扫描速度为2°/min，扫描范围为200～800，步长0.02°。
本发明所用的涂层表征设备为扫描电子显微镜，扫描电子显微镜(SEM Scanning Electron Microscope) 由日本电子株式会社生产，型号为JSM-6390。
本发明的有益效果是：相对现有技术中涂层制备技术，本发明的方法具备操作简单、成本低廉、制备时间短、涂层容易成型的优势，使镍钛合金这一新兴材料应用于表面涂层领域变成了可能。本发明涂层内部为层状结构组织分布均匀，大变形粒子变形较为充分，含有少量的孔隙和微裂纹，孔隙多分布在大变形粒子的交界处，裂纹垂直于变形粒子。
具体实施方式
实施例1
电弧喷涂所得NiTi涂层主要由奥氏体NiTi(B2)相、少量的TiO和NiO组成，衍射强度表明涂层内部氧化物生成量较少，这是因为在喷涂过程中，熔滴颗粒飞行速度较快，飞行到基体表面的距离较近，且在喷涂过程中有氩气进行保护，因此减少了熔滴颗粒氧化的机率。
实施例2
所得涂层内部为层状结构，大粒子变形充分为长条状，小粒子的变形量较小。由于先沉积的变形粒子受后续熔滴颗粒的夯实作用，故涂层内部变形粒子问结合紧密，具有较高的致密度；此外涂层存在少量的微裂纹，且这些裂纹大多垂直于层状的大变形粒子并向涂层内部延伸；涂层中的闭合的孔隙都存在于变形粒子的交界处。
实施例3
涂层的显微硬度值波动范围较小，结合涂层的显微组织分析可知，涂层内部以NiTi(B2)相为主，组织结构单一，故涂层的显微硬度变化不大；部分测试点所得硬度值较高是因为，在涂层中弥散分布着一些氧化物，一般的研究认为氧化物是一种硬脆相，它们的存在对提高涂层的显微硬度有一定的贡献作用，但是这种贡献值相对较小。
实施例4
采用电弧喷涂技术所制备的NiTi涂层相结构分析表明：涂层主要相组成为奥氏体NiTi(B2)相、以及少量的TiO和NiO；显微组织和能谱分析显示：涂层内部为层状结构组织分布均匀，大变形粒子变形较为充分，含有少量的孔隙和微裂纹，孔隙多分布在大变形粒子的交界处，裂纹垂直于变形粒子；涂层平均显微硬度为429.8 HV0.3。