[發(fā)明專利]一種利用電火花進(jìn)行鈦合金表面改性的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510421796.2
• 申請日: 2015-07-18
• 公開（公告）號: CN104972188B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李麗;王東;趙林
• 申請（專利權(quán)）人: 山東理工大學(xué)
• 主分類號: B23H9/00
• 分類號: B23H9/00;B23H1/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電火花放電加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用電火花進(jìn)行鈦合金表面改性的方法。

背景技術(shù)

由于鈦合金具有低的密度和高的比強(qiáng)度等優(yōu)良特性，被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，但鈦合金硬度低，耐磨性差。針對上述問題，專家學(xué)者們試圖通過表面改性的方法來提高其耐磨性。其中，有人提出了微弧氧化法，該方法在鈦合金的表面生成氧化鈦層，能夠使鈦合金的硬度提高50%左右，氧化鈦層的表面有許多孔洞，影響其強(qiáng)度。

所以，仍需要一種行之有效的能提高鈦合金耐磨性的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用電火花進(jìn)行鈦合金表面改性的方法，能夠提高鈦合金的耐磨性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：發(fā)明一種利用電火花進(jìn)行鈦合金表面改性的方法，包括漏斗，其特征在于：將待加工的鈦合金冷卻至－100～－80℃，用Cu基SiC復(fù)合電極在煤油中對振動的鈦合金工件進(jìn)行電火花加工，電火花的放電電流為3～6A，脈沖寬度為60～90us,脈沖間隔為?5～7s；煤油還混勻有粒徑為3～5um的Si粉；

所述Cu基SiC復(fù)合電極是通過激光將Cu基SiC復(fù)合微粉燒結(jié)在振動的基板上，基板的振動功率為80W～100W，振幅為1～2um；所述Cu基SiC復(fù)合微粉的制備步驟如下：

a、化學(xué)鍍銅：將SiC制成粒徑為3～5um的微粒，對SiC微粒表面進(jìn)行化學(xué)鍍銅并干燥，制得SiC鍍銅微粒；

b、制備熔液：將金屬純Cu加熱至1150～1180℃，制得Cu熔液；

c、微粒植入：在漏斗中設(shè)置導(dǎo)管，導(dǎo)管的下端位于漏斗底部的漏嘴處、上端連通高壓氮?dú)庠矗瑢?dǎo)管還連通送料管，送料管的另一端連接均勻送料器；漏斗的底部設(shè)置送氣裝置，送氣裝置的出氣口朝向漏嘴處；

將步驟b制得的Cu熔液倒入漏斗中，步驟a制得的SiC鍍銅微粒加到均勻送料器中，同時開啟高壓氮?dú)庠础⒕鶆蛩土掀骱退蜌庋b置，SiC鍍銅微粒通過送料管均勻地進(jìn)入導(dǎo)管，并在高壓氮?dú)庠吹娘L(fēng)力下被吹出導(dǎo)管，Cu熔液包覆在SiC鍍銅微粒的外周并一同從漏嘴漏下，被氣體霧化成復(fù)合微粉；

d、篩選：步驟（3）制得的復(fù)合微粉過100～150目篩，取篩下部分。

優(yōu)選的，所述煤油中Si粉的濃度是12g/L。

優(yōu)選的，在電火花加工中設(shè)置磁力攪拌裝置，在磁力攪拌裝置的底座上放置絕緣的工作液槽，工作液槽的橫截面呈圓形，磁力攪拌裝置的攪拌子深入工作液槽中；

工作液槽內(nèi)還設(shè)置超聲振動裝置的變幅桿和帶動變幅桿的換能器，鈦合金工件固定在變幅桿上，鈦合金工件通過直徑4～5mm粗的銅絲連接脈沖電源。

優(yōu)選的，所述磁力攪拌裝置的轉(zhuǎn)速為1600～2000r/min。

優(yōu)選的，所述基板在制備Cu基SiC復(fù)合電極前依次用80#、200#和500#粒度的砂紙打磨，并用乙醇清洗，吹干。

優(yōu)選的，所述激光光束直徑為1～2?mm，激光功率為3～4?KW，掃描速度為7～9?mm/s，同軸送粉量為6～8g/min。

優(yōu)選的，步驟a的工作溫度為80℃，化學(xué)鍍銅時間為3小時。

優(yōu)選的，步驟a中所用化學(xué)鍍?nèi)芤河?4～16質(zhì)量分五水硫酸銅、25～32質(zhì)量分甲醛和10～12質(zhì)量分氫氧化鈉溶于1000質(zhì)量分水中制成，SiC微粒與化學(xué)鍍?nèi)芤旱馁|(zhì)量比為?1:10。

優(yōu)選的，步驟c中送氣裝置的送氣壓力為1.2～1.4?MPa。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明利用電火花脈沖放電產(chǎn)生的瞬時高溫使得鈦合金工件表面材料融化、氣化，并形成熔池，熔池內(nèi)的Ti與煤油中的Si粉反應(yīng)生成TiSi，同時煤油在高溫作用下會有一部分C被分離出來，它與熔池中的Ti反應(yīng)生成TiC，工具電極被電蝕出的SiC一部分會在高溫下分解出Si和C，在鈦合金表面熔池內(nèi)與鈦結(jié)合生成硬質(zhì)相TiSi?和TiC，沒有分解的SiC也被融入鈦合金表面的熔池內(nèi)，生成鈦合金的耐磨層。

2、由于鈦合金工件在待加工前，先進(jìn)行了冷處理，增強(qiáng)其導(dǎo)電能力，一方面有助于消電離，另一方面易于細(xì)化晶粒，形成亞穩(wěn)相，提高硬度和耐磨性。

3、由于對鈦合金工件施加了振動，能夠使得耐磨層更加均勻，更加致密。

4、由于所用的Cu基SiC復(fù)合電極特定的制備工藝，使得電極中SiC分布均勻，降低了工具電極的損耗，提高鈦合金工件成型的精度。

附圖說明

圖1是制粉設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是電火花加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖；