[發(fā)明專利]一種鈦合金表面等離子弧熔覆耐磨耐蝕涂層及其制備方法

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• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN107058933B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧相宇
• 申請（專利權(quán)）人: 鄧相宇
• 主分類號: C23C4/06
• 分類號: C23C4/06;C23C4/134;C22C19/05
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

1.一種鈦合金表面等離子弧熔覆耐磨耐蝕涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

一)熔覆材料配制：將一定質(zhì)量比例的Ni、Cr、Si、B、C、CaF₂、鈦鐵粉末混合均勻成混合粉末；然后對所述混合粉末進(jìn)行真空干燥處理，所述混合粉末中各成分的質(zhì)量百分比為：Cr5-20％，Si0.5-5％，B0.1-5％，C0.2-1.5％，CaF₂1-10％，鈦鐵5-10％，Ni50-90％；

二)等離子弧熔覆：將鈦合金基材固定在等離子弧熔覆設(shè)備上，等離子弧以同軸送粉方式對鈦合金基材進(jìn)行熔覆；

所述的鈦合金基材熔覆前進(jìn)行表面預(yù)處理去除鈦合金基材熔覆表面的氧化膜；等離子弧熔覆的工藝參數(shù)為：工作電流：110-120A，鎢極直徑為4-6mm，用氬氣作為保護(hù)氣、離子氣體和送粉氣，離子氣流量為4L/min，保護(hù)氣流量為10L/min，送粉氣流量為2.5L/min，送粉速率為10-12g/min，熔覆速度為2mm/s，通過等離子弧的移動，在鈦合金基材表面均勻熔覆得到熔覆層；

所述熔覆得到的熔覆層中包括TiC、TiB₂及CrB增強相；

所述鈦合金基材為TC1、TC4或TC9，所述Ni、Cr、Si、B、C、CaF₂、鈦鐵組成的混合粉末的粒度為40-80μm；

所述等離子弧熔覆設(shè)備，包括等離子弧焊槍及金屬基體固定座，所述的等離子焊槍上表面設(shè)置拖罩氣保護(hù)艙，所述金屬基體固定座固定有鈦合金試件，鈦合金試件下表面設(shè)置槽狀氣保護(hù)裝置；

所述拖罩氣保護(hù)艙為頂面開口的不封底的箱體結(jié)構(gòu)，拖罩氣保護(hù)艙頂面開口與等離子焊槍嵌套配合，拖罩氣保護(hù)艙兩端分別設(shè)有保護(hù)氣體進(jìn)口與保護(hù)氣體出口，所述槽狀氣保護(hù)裝置為不封頂?shù)南潴w結(jié)構(gòu)，槽狀氣保護(hù)裝置兩端分別設(shè)有保護(hù)氣體進(jìn)口與保護(hù)氣體出口，所述等離子焊槍包括冷卻水管、送粉管、離子氣管、焊槍噴嘴、鎢極。

2.一種鈦合金表面等離子弧熔覆耐磨耐蝕涂層的制備方法，其特征在于，

一)鈦合金基材待熔覆表面預(yù)處理：去除鈦合金基材TC4合金表面的氧化膜；

二)熔覆材料配制：將一定質(zhì)量比例的Ni、Cr、Si、B、C、CaF₂、鈦鐵粉末混合均勻；然后對所述熔覆粉末進(jìn)行真空干燥處理，所述混合粉末中各成分的質(zhì)量百分比為：Cr10％，Si3％，B1％，C1％，CaF₂10％，鈦鐵5％，鎳70％，粉末粒度80μm；

三)等離子弧熔覆：將鈦合金基材固定在等離子弧熔覆設(shè)備上，等離子弧以同軸送粉方式對鈦合金基材進(jìn)行熔覆，等離子弧熔覆的工藝參數(shù)為：在焊接過程中采用不擺動直線前進(jìn)，工作電流：120A，鎢極直徑為6mm，用氬氣為保護(hù)氣、離子氣體和送粉氣，離子氣流量為4L/min，保護(hù)氣流量為10L/min，送粉氣流量為2.5L/min，送粉速率為12g/min，熔覆速度為2mm/s，通過等離子弧的移動，在鈦合金基材表面均勻熔覆得到熔覆層；

所述等離子弧熔覆設(shè)備，包括等離子弧焊槍及金屬基體固定座，所述的等離子焊槍上表面設(shè)置拖罩氣保護(hù)艙，所述金屬基體固定座固定有鈦合金試件，鈦合金試件下表面設(shè)置槽狀氣保護(hù)裝置；

所述拖罩氣保護(hù)艙為頂面開口的不封底的箱體結(jié)構(gòu)，拖罩氣保護(hù)艙頂面開口與等離子焊槍嵌套配合，拖罩氣保護(hù)艙兩端分別設(shè)有保護(hù)氣體進(jìn)口與保護(hù)氣體出口，所述槽狀氣保護(hù)裝置為不封頂?shù)南潴w結(jié)構(gòu)，槽狀氣保護(hù)裝置兩端分別設(shè)有保護(hù)氣體進(jìn)口與保護(hù)氣體出口，所述等離子焊槍包括冷卻水管、送粉管、離子氣管、焊槍噴嘴、鎢極。

3.一種鈦合金表面等離子弧熔覆耐磨耐蝕涂層的制備方法，其特征在于，

一)鈦合金基材待熔覆表面預(yù)處理：去除鈦合金基材TC4合金表面的氧化膜；

二)熔覆材料配制：將一定質(zhì)量比例的Ni、Cr、Si、B、C、CaF₂、鈦鐵粉末混合均勻；然后對所述熔覆粉末進(jìn)行真空干燥處理，所述混合粉末中各成分的質(zhì)量百分比為：Cr20％，Si5％，B5％，C0.3％，CaF₂ 5％，鈦鐵10％，鎳54.7％，粉末粒度60μm；

三)等離子弧熔覆：將鈦合金基材固定在等離子弧熔覆設(shè)備上，等離子弧以同軸送粉方式對鈦合金基材進(jìn)行熔覆，等離子弧熔覆的工藝參數(shù)為：在焊接過程中采用焊槍擺動，掃描寬度為：4mm，擺動幅度為左右各為8mm；擺動速度為30mm/s，工作電流：115A，鎢極直徑為5mm，用氬氣作為保護(hù)氣、離子氣體和送粉氣，離子氣流量為4L/min，保護(hù)氣流量為10L/min，送粉氣流量為2.5L/min，送粉速率為11g/min，熔覆速度為2mm/s，通過等離子弧的移動，在鈦合金基材表面均勻熔覆得到熔覆層；

所述等離子弧熔覆設(shè)備，包括等離子弧焊槍及金屬基體固定座，所述的等離子焊槍上表面設(shè)置拖罩氣保護(hù)艙，所述金屬基體固定座固定有鈦合金試件，鈦合金試件下表面設(shè)置槽狀氣保護(hù)裝置；

所述拖罩氣保護(hù)艙為頂面開口的不封底的箱體結(jié)構(gòu)，拖罩氣保護(hù)艙頂面開口與等離子焊槍嵌套配合，拖罩氣保護(hù)艙兩端分別設(shè)有保護(hù)氣體進(jìn)口與保護(hù)氣體出口，所述槽狀氣保護(hù)裝置為不封頂?shù)南潴w結(jié)構(gòu)，槽狀氣保護(hù)裝置兩端分別設(shè)有保護(hù)氣體進(jìn)口與保護(hù)氣體出口，所述等離子焊槍包括冷卻水管、送粉管、離子氣管、焊槍噴嘴、鎢極。