[發(fā)明專利]一種硬度和韌性較好的等離子噴涂TiN涂層的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410539638.2
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN104372284A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設計）人: 邢志國;王海斗;崔華威;金國
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍裝甲兵工程學院
• 主分類號: C23C4/10
• 分類號: C23C4/10;C23C4/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種制備TiN涂層的方法，其包括如下步驟：

(1)制備TiN團聚粉末：該粉末包括原子分數(shù)為Ti-72％和N-28％，其團聚后形成粒徑為40～80μm球狀團聚體；

(2)模具表面預處理；

(3)噴涂：利用等離子噴槍進行噴涂，噴涂參數(shù)為，噴涂主氣為氬氣，氣體流量為38L·min^-1-42L·min^-1；次氣為氫氣氣體流量為12L·min^-1-16L·min^-1；送粉氣為氬氣，噴涂距離為100-140mm；送粉量為40g·min^-1，噴涂電壓為41KW-50KW；噴涂電流為500A-600A；

(4)制得TiN涂層：該涂層三強峰相為TiN相，還存在部分TiO、TiO₂和Ti₃O氧化物相。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)具體步驟為：

(1-1)TiN粉末原料進行霧化；

(1-2)對霧化后的TiN粉末和粘結劑進行混料加入到團聚設備內(nèi)進行團聚，并對團聚后的粉末進行干燥，冷卻；

(1-3)將團聚后的粉末通過-200目～400目粉末篩，得到的TiN團聚粉末粒徑為40-80微米球狀團聚體。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述粘結劑為聚乙烯醇，粘結劑加入不超過TiN粉末質(zhì)量的1％。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)具模具表面預處理包括模具的磨削、清洗和噴砂。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(2)具體步驟為：

(2-1)對模具表面首先進行磨削處理，使模具表面的粗糙度達到Ra＝0.8μm；

(2-2)然后對模具表面進行酒精或丙酮清洗，去除模具表面的油污；

(2-3)對模具表面進行噴砂處理，噴砂材料選用粒徑小于700μm的棕剛玉，噴砂氣壓為0.7MPa，噴砂角度為45°，噴槍離模具表面距離為0.15m。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)具體步驟為：

(3-1)在噴涂參數(shù)下，利用超音速等離子噴槍對工件表面進行噴涂，掃描過程采用“井”字掃描，掃描速度為1.25m/min；

(3-2)根據(jù)沉積速度對工件表面進行4～6次“井”字掃描，得到厚度約為200μm厚度的涂層。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中：噴涂參數(shù)為，噴涂主氣為氬氣，氣體流量為38L·min^-1；次氣為氫氣氣體流量為16L·min^-1；送粉氣為氬氣，噴涂距離為125mm；送粉量為40g·min^-1，噴涂電壓為46KW；噴涂電流為540A。

8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)具體步驟為：

(4-1)TiN粉末熔點約為2950℃，噴涂粉末TiN團聚粉末在等離子束的高溫下熔化，超音速等離子噴涂設備可以使熔化粉末具有高的飛行速度，可以形成較致密的涂層；

(4-2)噴涂粉末由于沉積到基體上，熔化顆粒在飛行過程中，與周圍的空氣發(fā)生了反應，產(chǎn)生了氧化，生成了TiO，Ti₃O，TiO₂氧化物，Ti的氧化物相比TiN相強度和硬度較低，可以提高涂層的韌性。