[發明專利]鈦合金表面微弧滲碳方法

在審

• 申請號: 201611143190.8
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN108193166A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 李亭亭;王東生
• 申請（專利權）人: 沈陽金研激光再制造技術開發有限公司
• 主分類號: C23C8/64
• 分類號: C23C8/64;C23C8/04
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明涉及鈦合金表面強化領域，具體為一種鈦合金表面微弧滲碳方法。以石墨圓棒作為陽極以一定速度旋轉或振動，被滲碳工件作為陰極，兩極間施加高頻率脈沖強電流，在氬氣保護下形成微弧火花放電。在與石墨圓棒接觸放電區域滲碳，非接觸區不發生滲碳，工件無需整體加熱。采用本發明可以在鈦合金表面進行微弧滲碳，解決了鈦合金硬度低、容易產生接觸腐蝕、耐磨性差及抗磨蝕疲勞性能低的問題，采用微弧滲碳可有效對鈦合金表面進行強化。

技術領域

本發明涉及鈦合金表面強化領域，具體為一種鈦合金表面微弧滲碳方法。

背景技術

鈦合金分為α鈦合金、近α鈦合金、α+β鈦合金、β鈦合金，以純金屬鈦為基體加入各種金屬或非金屬合金元素，即可構成以金屬間化合物或非金屬化合物為強化相的鈦合金，具有比強度高、耐蝕性強、不同溫度下的力學性能優異、較高的屈服強度和抗拉強度，以及形狀記憶功能、超導功能、儲氫功能等特殊功能，鈦和鈦合金在冶金、機械、化工、船舶和航空航天領域都獲得廣泛應用。但是鈦合金的硬度較低，摩擦系數高，耐磨性很差，易與對磨材料發生粘著磨損，高溫高速摩擦易燃，造成零件的磨損失效，限制了其進一步的廣泛應用。

鈦合金表面改性領域目前常用的改性材料分為金屬、陶瓷幾大類，常用的表面處理方法有：化學熱處理、離子注入、微弧氧化、金屬電鍍、化學鍍、氣相沉積、熱噴涂、電子和激光表面合金化和激光熔敷、非平衡磁控濺射鍍膜、離子氮化、納米技術等。

發明內容

本發明目的在于提供一種鈦合金表面微弧滲碳方法，解決鈦合金硬度低、容易產生接觸腐蝕、耐磨性差及抗磨蝕疲勞性能低的問題。

本發明的技術方案是：

一種鈦合金表面微弧滲碳方法，對鈦合金表面的微弧滲碳，微弧滲碳過程是指：以石墨圓棒作為陽極進行旋轉或振動，被滲碳工件作為陰極，兩極間施加高頻率脈沖強電流，在氬氣保護下形成微弧火花放電；在與石墨圓棒接觸放電區域滲碳，非接觸區不發生滲碳。

所述的鈦合金表面微弧滲碳方法，鈦合金為α鈦合金、近α鈦合金、α+β鈦合金或β鈦合金。

所述的鈦合金表面微弧滲碳方法，滲碳源為C＞99.5wt％的高純石墨圓棒，直徑根據滲碳區域大小選擇。

所述的鈦合金表面微弧滲碳方法，微弧滲碳所選用的設備為多功能微弧增材制造機或超聲波電火花堆焊機，配有氬氣保護裝置。

所述的鈦合金表面微弧滲碳方法，在滲碳之前鈦合金清洗干凈，表面氧化的部位采用砂紙打磨的方式去除，之后用丙酮擦拭鈦合金表面后烘干。

所述的鈦合金表面微弧滲碳方法，滲碳時，在Ar氣保護下進行微弧火花放電，電源放電頻率為1500～1800Hz，電壓50V～80V，石墨圓棒旋轉時的旋轉速度1000～1400轉/分，石墨圓棒振動時的振動速度為10000～30000次/秒。

所述的鈦合金表面微弧滲碳方法，滲碳層平均厚度100～150μm，與基材為冶金結合，沒有明顯的界面，組織過渡均勻。

所述的鈦合金表面微弧滲碳方法，鈦合金表面微弧滲碳過程為：⑴工件表面清理→⑵準備石墨圓棒→⑶石墨圓棒裝夾在設備工作槍上→⑷工件固定→⑸微弧滲碳。

所述的鈦合金表面微弧滲碳方法，石墨圓棒材料為磨壓石墨、等靜壓石墨、高純石墨、碳石墨密封、碳石墨軸承或電火花石墨。

本發明的設計思想：

本發明對鈦合金表面的一種微弧滲碳強化方法，滲碳源為高純石墨圓棒，以石墨圓棒作為陽極以一定速度旋轉或振動，被滲碳工件作為陰極，兩極間施加高頻率脈沖強電流，在氬氣保護下形成微弧火花放電。在與石墨圓棒接觸放電區域滲碳，非接觸區不發生滲碳，工件無需整體加熱。采用本發明可以在鈦合金表面進行微弧滲碳，解決了鈦合金硬度低、容易產生接觸腐蝕、耐磨性差及抗磨蝕疲勞性能低的問題，采用微弧滲碳可有效對鈦合金表面進行強化。