[發明專利]一種超音速火焰噴涂制備耐磨TiB2-Co涂層的方法

無效

• 申請號: 201110345487.3
• 申請日: 2011-11-04
• 公開（公告）號: CN102363877A
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發明（設計）人: 陳梟;李丹;溫雨
• 申請（專利權）人: 九江學院
• 主分類號: C23C4/12
• 分類號: C23C4/12;C23C4/06
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明涉及涂層制備技術，尤其涉及一種超音速火焰噴涂制備耐磨TiB₂-Co涂層的方法，是通過機械合金化制備TiB₂-Co噴涂復合粉末，采用超音速火焰噴涂技術制備耐磨TiB₂-Co涂層的方法。

背景技術

部件表面磨損是其失效的主要形式，在失效的機械部件中，磨料磨損造成的失效占約40%，通過零件表面改性與強韌化可提高材料的耐磨損性能，是提高產品質量與壽命的重要方法。由硬質陶瓷相與具有良好塑性和韌性的金屬或合金粘結相構成的金屬陶瓷復合材料即具有陶瓷材料的高硬度與耐磨損性能，又具有一定的韌性，是一種常用的表面強化耐磨涂層材料。目前研究比較多的是WC-Co、Cr₃C₂-NiCr硬質合金，而對TiB₂與粘結相構成的金屬陶瓷復合材料研究較少。

TiB₂是一種新型陶瓷材料，具有比氧化物陶瓷、碳化物陶瓷更優異的物理化學性能，包括：高熔點（3253℃）、高硬度（HV=34GPa）、低密度（4.52g/cm³）、極好的化學穩定性和耐磨性等諸多優異性能，是繼WC、Cr₃C₂之后的高溫耐磨抗氧化材料，廣泛應用于硬質工具材料、磨料、合金添加劑及耐磨部件等領域，已成為熱噴涂表面改性研究的熱點材料。近年來，許多研究者常采用真空等離子噴涂或低壓等離子噴涂制備TiB₂陶瓷涂層，但是這兩種噴涂方式成本高，且受真空室尺寸限制，不能噴涂大試樣。采用大氣等離子噴涂制備TiB₂陶瓷涂層是較經濟的方式，然而TiB₂高溫等離子束流撞擊基體的動能低，導致與基體的結合差，沉積效率低，涂層的孔隙率高。這些不利因素將影響涂層質量和涂層應用。同時由于高純的TiB₂涂層制備較為困難，這也嚴格限制了該材料的應用和推廣。

超音速火焰噴涂是一種高速火焰噴涂技術，以其火焰速度高，溫度低的特點，特別有利于噴涂金屬陶瓷涂層。高的粒子速度有利于獲得高的涂層致密性和良好的結合強度，而低的火焰溫度可有效抑制或減少硬質相在噴涂過程中的分解，使制備的涂層保持了金屬陶瓷原有良好耐磨性的組織結構。

發明內容

本發明其目的在于以上缺陷而提供一種超音速火焰噴涂制備耐磨TiB₂-Co涂層的方法，是采用機械合金化制備噴涂復合粉末，采用超音速火焰噴涂技術制備耐磨TiB₂-Co涂層，僅可以可獲得耐磨性良好的TiB₂-Co涂層，而且TiB₂-Co涂層具有良好的力學性能，涂層為層狀結構，具有孔隙率低，結構致密的特點。

本發明為了實現上述目的而采取的技術方案包括，采用超音速火焰噴涂制備耐磨涂層，通過機械合金化法獲得TiB₂-Co復合粉末，準備預處理后的待噴涂件，最后進行超音速火焰噴涂。

其具體步驟如下：

首先，以粒度均為15-45μm的TiB₂粉和Co基合金粉為原料，TiB₂粉和Co基合金粉按質量百分比為3:1進行配比混合，然后把球料比為10:1的不銹鋼球和混合粉末在充滿氬氣的手套箱中放入球磨機球磨罐中，使球料混合物占不銹鋼球磨罐內腔體積的30%-50%，然后在室溫下以440轉/分的轉速進行球磨6小時，形成TiB₂和Co基合金粉的金屬陶瓷混合粉末。其次，帶噴涂件被噴砂后的表面應均勻粗糙，在帶噴涂件上噴涂厚度為150-200μm的涂層，超音速火焰噴涂工藝參數具體為：氧氣壓力為1.02MPa，丙烷壓力0.4~0.6MPa，氮氣壓力0.65MPa，氧氣流量10~12.5，丙烷流量1100~1200，氮氣流量1000~1100，噴涂區垂直速度50mm/s，噴涂區水平速度170mm/s，噴涂距離185mm。

二硼化鈦粉末由濰坊邦德特種材料有限公司提供，具體化學成分及質量百分含量如下：Ti≥67.5%，B≥30.5%，O<0.8%，C<0.5%；鈷基粉末由上海司太立有限公司，具體化學成分及質量百分含量如下：Co：余量，Cr≥29，W≥4，Ni≥3，Fe≥3，Si≥1.1，Mo≥1。

所述的待噴涂件為45鋼。