[發明專利]一種鎳包碳化鈦感應熔覆層的制備方法

有效

• 申請號: 201810718794.3
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108950538B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 潘成剛;魏靖;吳竹;白炎;史記;曾漢榮;賀曉龍;馮斯琦;何鵬
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B22F1/02;C23C18/36;C23C18/18
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

本發明公開了一種鎳包碳化鈦感應熔覆層的制備方法，首先，對TiC粉末進行化學鍍鎳處理，形成具有核?殼結構的鎳Ni包TiC粉末；接著，將Ni包TiC粉末與低硬度的鎳自熔合金粉末球磨；然后，對基體進行預處理并用砂紙打磨基體表面；再接著，將混合粉末與水玻璃粘結劑調制成膏狀物涂覆在基體鋼表面并干燥；最后，采用氬氣保護感應熔覆的方法在基體表面制備含有未分解TiC顆粒的鎳基碳化鈦感應熔覆層。本發明解決了常用鎳基增強碳化鈦感應熔覆層中碳化鈦與鎳的浸潤性差、碳化鈦電阻率大導致的熔覆層熔化不完全、組織不致密的問題，在提高工具、模具及結構零部件磨損性能方面具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及感應熔覆領域，具體涉及一種鎳包碳化鈦感應熔覆層的制備方法。

背景技術

工具、模具或機械零部件在工作過程中的主要失效形式為磨損、腐蝕和斷裂。而磨損是其最主要的失效形式之一。工具、模具或機械零部件磨損失效主要發生在表面。所以提高他們的表面性能是提高其壽命的最主要措施。感應熔覆技術與其它表面處理技術相比，它具有加熱速度快、熱損少、加熱效率高、無污染、加工質量高、易于實現自動控制等優點。常常被用于工具、模具或零部件的表面改性及表面修復。目前，Ni基自熔性合金硬度高、耐磨性和抗高溫氧化性好，是在感應熔覆工藝中最常使用的合金粉末；但是單純的自熔合金粉末對耐磨性的提高程度有限，很難勝任磨損嚴重的場合。為了提高熔覆層硬度，常常在低硬度自熔合金粉末體系中加入一定含量的高熔點和高硬度的陶瓷材料形成復合粉末體系。感應熔覆中一般都采用與Ni浸潤性好且電阻率較低的WC和Cr₃C₂等作為增強相。但是，WC和Cr₃C₂增強相與金屬的摩擦系數高，硬度低，其熔覆層耐磨性能有待進一步提高。TiC增強相具有低摩擦因數、高硬度、低密度以及良好的高溫穩定性，有望替代傳統以WC和Cr₃C₂為增強相的復合涂層。但是由于TiC與Ni的浸潤性差且電阻率高，常常在感應熔覆過程中出現涂層熔化不透、孔隙較多的缺陷。而采用大的感應電流會導致基體過燒甚至熔化流淌。目前，采用TiC作為增強相制備感應熔覆復合涂層的幾乎沒有。因此，如何提高碳化鈦與鎳的浸潤性并降低TiC的電阻率是感應熔覆制備TiC增強復合涂層必須解決的問題。

公布號CN106180938A公布了感應加熱制備擺碾機擺頭所需碳化鎢耐磨涂層的方法，采用氬氣保護在擺碾機擺頭上感應熔覆WC‐Co復合涂層。中國石油大學機電學院(王寶陽)采用感應熔覆方法在45號鋼基體上制備Ni60粉末中不同含量的Cr₃C₂‐NiCr材料的復合涂層(王寶陽,王引真,程國東,等.感應熔覆Ni基合金/碳化物熔覆層的組織與沖蝕磨損性能.中國表面工程,2009,22(1):42‐45)。這些方法都沒有涉及到感應熔覆TiC增強復合涂層的制備工藝。

發明內容

基于以上現有技術的不足，本發明所解決的技術問題在于提供一種在直接在金屬表面制備致密、無裂紋、硬度高的碳化鈦感應熔覆層的方法。該方法克服了TiC與Ni的浸潤性差且電阻率高導致感應熔覆過程中出現涂層熔化不透、孔隙較多的缺陷問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種鎳包碳化鈦感應熔覆層的制備方法，包含如下步驟：

(1)將碳化鈦粉末進行清洗、粗化、敏化、活化、化學鍍鎳、清洗過濾及干燥，形成具有核-殼結構的鎳包碳化鈦包覆粉末；

(2)將鎳包碳化鈦與低硬度鎳基自熔合金粉末混合球磨2-6小時；其中低硬度鎳基自熔合金粉末占鎳包碳化鈦與低硬度鎳基自熔合金粉末混合物總質量的0wt.％-30wt.％；

(3)將基體鋼板用砂紙打磨得到平整光潔的表面，最后用酒精清洗晾干得到預處理后的基體鋼；