[發明專利]一種耐磨TiNi形狀記憶合金涂層的氬弧焊制備方法

無效

• 申請號: 201110327867.4
• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN102400081A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 曾群鋒;董光能
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C23C4/08
• 分類號: C23C4/08;B23K9/06
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

技術領域

本發明涉及耐磨涂層的制備方法，具體涉及一種耐磨TiNi形狀記憶合金涂層的氬弧焊制備方法

技術背景

TiNi形狀記憶合金是一種新型的性能優異的耐磨材料，其耐磨性能可與典型的耐磨材料媲美，但材料的硬度比傳統耐磨材料低得多，按照經典磨損理論可知，材料的硬度起著關鍵性作用，且工況不同時，硬度等機械性能對材料耐磨性的影響也不同。而馬氏體的擇優取向、超彈性和形狀記憶效應使得TiNi形狀記憶合金具有優異的耐磨性，另外合金良好的應變硬化效應、熱硬性及抗疲勞等特性也有助于合金的耐磨性。

挖掘機、裝載機、推土機等工程機械的工作條件惡劣，受力復雜多變，磨損嚴重，鏟斗是這些機械的關鍵結構件。在鏟運過程中，鏟斗是受物料磨損的主要部位，磨損嚴重后不但影響整機的使用性能，而且會減少鏟斗容量。因此，如何改進斗齒性能，提高其耐磨性能，具有重要的現實意義。在斗齒等易磨損部件表面制備耐磨TiNi形狀記憶合金涂層，利用TiNi形狀記憶合金優異的耐磨性，有效保證斗齒的使用壽命；延長鏟斗的整體使用壽命。TiNi形狀記憶合金涂層的常用方法有脈沖激光沉積法、電弧噴涂法制備以及直流或射頻磁控濺射法等，然而這些方法設備比較復雜，涂層沉積速度慢，尤其是用這些方法所制備的TiNi形狀記憶合金涂層的厚度非常薄，只有約為10μm，由于薄膜過厚所造成的內應力過大而會導致薄膜脫落。因此對于要應用于挖掘機鏟斗等易磨損部件需較厚的耐磨涂層來說，需采用新的制備方法鍍制厚的耐磨TiNi形狀記憶合金來滿足工程應用。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種耐磨TiNi形狀記憶合金涂層的氬弧焊制備方法，用氬弧焊方式快速的制備出厚度較厚的耐磨TiNi形狀記憶合金涂層，并且降低了制備成本、簡化了制備工藝。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種耐磨TiNi形狀記憶合金涂層的氬弧焊制備方法，包括以下步驟：

步驟一、清洗鋼基體試樣，去除試樣表面的氧化膜，提高焊料潤濕性；

步驟二、選擇TiNi形狀記憶合金為熔焊焊絲，以氬弧焊方式加熱熔融TiNi形狀記憶合金，使TiNi形狀記憶合金熔液流入鋼基體試樣表面，并在惰性氣體氬氣保護下電弧和熔融TiNi形狀記憶合金，在鋼基體試樣表面形成TiNi形狀記憶合金涂層，其厚度1～2mm，氬弧焊工藝參數為：電流：60～130A；電壓：10～100V；氬氣保護的流量為6-12L/min。

所述的TiNi形狀記憶合金分子式為TiNi。

本發明是在惰性氣體氬氣保護下，以熔焊方式將TiNi形狀記憶合金熔融，將TiNi形狀記憶合金與鋼形成緊密結合的兩相冶金界面，避免產生間隙。本發明采用氬弧焊方式制備TiNi形狀記憶合金涂層可降低設備成本，氬氣保護可以避免焊接界面氧化，增加涂層與鋼基體試樣的結合強度；步驟一中清洗鋼基體試樣是為了提高焊料潤濕性，潤濕性能是指焊料熔液在鋼基體表面能鋪展，接觸面有擴大的趨勢，提高潤濕性能即是使熔液對鋼基體表面的附著力大于與其內聚力。

附圖說明

圖1為用本發明所制備的TiNi形狀記憶合金涂層的光學顯微鏡照片。

圖2為TiNi形狀記憶合金涂層磨損前的光學顯微鏡照片。

圖3為載荷為10N、速度為0.05m/s、干摩擦工況下TiNi形狀記憶合金涂層磨損后的光學顯微鏡照片。

圖4為載荷為10N、速度為0.05m/s、干摩擦工況下TiNi形狀記憶合金涂層磨損后的磨痕寬度及深度示意圖。

圖5為載荷為20N、速度為0.05m/s、干摩擦工況下TiNi形狀記憶合金涂層磨損后的光學顯微鏡照片。

圖6為載荷為20N、速度為0.05m/s、干摩擦工況下TiNi形狀記憶合金涂層磨損后的磨痕寬度及深度示意圖。

具體實施方式

實施例一

本實施例包括以下步驟：

步驟一、清洗鋼基體試樣，去除試樣表面的氧化膜，提高焊料潤濕性；

步驟二、選擇TiNi形狀記憶合金為熔焊焊絲，以氬弧焊方式加熱熔融TiNi形狀記憶合金，使TiNi形狀記憶合金熔液流入鋼基體試樣表面，并在惰性氣體氬氣保護下電弧和熔融TiNi形狀記憶合金，在鋼基體試樣表面形成TiNi形狀記憶合金涂層，其厚度1.1mm，氬弧焊工藝參數為電流：60A；電壓：80V；氬氣保護的流量為6L/min。

實施例二

本實施例包括以下步驟：