[發明專利]一種氮化鈦納米多層涂層葉輪及其制備方法

有效

• 申請號: 201310023985.5
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103057205A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 王亮申;劉長霞;孫軍龍;楊鎮寧
• 申請（專利權）人: 魯東大學
• 主分類號: B32B15/04
• 分類號: B32B15/04;B32B9/04;C23C14/02;C23C14/06;C23C14/32;C23C14/16
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技術領域

本發明屬于材料涂層領域和化學工業用耐腐蝕泵領域，特別涉及一種氮化鈦納米多層涂層葉輪及其制備工藝。

背景技術

目前，廣泛用于化工、石油、制藥、農藥、酸洗、染料、油漆、冶煉、造紙、電鍍、礦山、冶金、食品等行業輸送液體的離心泵有許多種，對于輸送腐蝕介質的離心泵的耐腐蝕問題一直是廣大科技工作者關注的問題。現有的耐腐蝕泵主要采用鈦合金、不銹鋼、玻璃鋼、硅鐵、氟塑料、超高分子量聚乙烯等耐腐蝕材料制成。其中有的材料價格較貴，有的材料制造工藝復雜，尤其是有的材料對強腐蝕介質的抗腐蝕性差或在熱加工過程中產生劇毒物質，降低了其使用壽命并嚴重影響了耐腐蝕泵的推廣應用。

??氮化鈦、氮化鋯等氮化物自上世紀70年代成功應用于切削刀具的涂層，可使得刀具性能和使用壽命大大提高。氮化物單涂層具有相對較差的韌性和耐磨性，通過制備多層復合結構的涂層可以顯著提高硬質涂層的韌性、結合強度和耐磨性等綜合性能。納米多層復合結構已經成為涂層的發展方向

發明內容

本發明的目的是克服現有耐腐蝕泵葉輪材料的上述不足，并克服涂層與葉輪基體結合強度小的不足，提供一種氮化鈦納米多層涂層葉輪及其制備工藝，提高葉輪的耐腐蝕性能，與現有技術相比，該方法具有節能、制造工藝簡單、制造成本的等有點，可明顯提高耐腐蝕泵的使用性能和使用壽命。

本發明通過以下方式實現：

一種氮化鈦納米多層涂層葉輪，葉輪基體材料為25鋼，涂層為納米鈦和氮化鈦，葉輪基體表面為氮化鈦高硬度涂層，為了提高氮化鈦與葉輪基體之間的結合強度，葉輪基體與表面氮化鈦高硬度涂層之間含有一層鈦過渡層。

制備所述的氮化鈦納米多層涂層葉輪的方法是：沉積方式為電弧離子鍍沉積200~300nm的鈦過渡層，然后沉積厚度為500~600nm的氮化鈦，具體步驟如下：

(1)?前處理：將葉輪基體表面拋光，去除表面油污、銹跡等雜質，然后依次放入酒精和丙酮中，超聲波清洗各30min，去除葉輪基體表面油污和附著物，電吹風干燥充分后迅速放入鍍膜機，抽真空至5.0×10^-3Pa，加熱至420℃，保溫100~130min；

(2)?離子清洗：通氬氣，其壓力為1.5Pa，開啟偏壓電源，電壓800V，占空比0.2，輝光放電清洗40min；降低偏壓至600V，占空比0.2，開啟離子源離子清洗60min，開啟鈦靶的電弧源，偏壓400V，靶電流50A，離子轟擊鈦靶10min；

(3)?沉積鈦過渡層：調整氬氣氣壓0.5~0.6Pa，偏壓降至250V，沉積溫度250℃，鈦靶電流80A，電弧鍍鈦過渡層10~15min；

(4)?沉積氮化鈦層，氬氣氣壓0.5Pa，偏壓200V，沉積溫度300℃，電弧鍍氮化鈦層30min；

(5)?后處理：關閉各電源，離子源及氣體源，涂層結束。

通過上述工藝制備的氮化鈦納米多層涂層葉輪，葉輪表面為氮化鈦高硬度涂層，葉輪基體與涂層之間有鈦過渡層，以減小殘余應力，增加涂層與葉輪基體間的結合強度。

本發明氮化鈦納米多層涂層葉輪，含有高硬度氮化鈦涂層和韌性金屬鈦，可以保持較高硬度的同時提高涂層的韌性和與葉輪基體間的結合強度，從而提高涂層的耐磨性，這種納米多層涂層結構，可以有效彌補氮化鈦單涂層韌性較差的不足，顯著減小葉輪的磨損，延長耐腐蝕泵的使用壽命，該納米多層涂層葉輪制備工藝容易掌握，生產過程穩定可靠。

附圖說明

???附圖1是本發明的氮化鈦納米多層涂層結構示意圖。

具體實施方式

下面給出本發明的兩個實施例：?