[發明專利]一種鈦合金軸類件及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010434281.7
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111411318A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 汪瑞軍;詹華;李成龍;李振東;楊超;鮑曼雨;李碧晗
• 申請（專利權）人: 北京金輪坤天特種機械有限公司;大連長豐實業總公司;中國農業機械化科學研究院
• 主分類號: C23C4/129
• 分類號: C23C4/129;C23C14/06;C23C4/06;C23C14/35;C23C28/00;F16C3/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙曉琳

本發明提供了一種鈦合金軸類件及其制備方法和應用，涉及航空零部件技術領域。本發明提供的鈦合金軸類件包括鈦合金基體，所述鈦合金基體包括順次連接的螺紋部、定位部、配合轉動部和管嘴部，還包括沉積在所述配合轉動部表面的空氣超音速涂層；和沉積在所述空氣超音速涂層表面的磁控濺射硬質涂層；空氣超音速涂層的化學組成為WC?10Co?4Cr、WC?12Co、WC?17Co或WC?20Cr₃C₂?7.5Ni，磁控濺射硬質涂層的化學組成為CrN或CrAlN。本發明提供的鈦合金軸類件具有低應力，涂層與鈦合金基體結合強度高，且硬度高，具有優異的耐磨和耐蝕性，使用壽命長，能夠有效應用在海洋氣氛環境服役的飛機減速板運動筒上。

技術領域

本發明涉及航空零部件技術領域，特別涉及一種鈦合金軸類件及其制備方法和應用。

背景技術

鈦合金具有比強度高和耐蝕性好等優勢，被航空高端裝備廣泛應用，但耐磨性差、抗咬合性低、抗氣氛腐蝕壽命不足等問題，導致其在很多關鍵部件上使用壽命極低。如海洋氣氛環境服役的飛機減速板運動筒連接用鈦合金軸類件，因該軸與軸套之間沒有潤滑介質，滑動摩擦過程中金屬間的黏著磨損造成了該軸的失效，再加上海洋氣氛環境的腐蝕作用，導致了該軸使用壽命極低，大大增加了飛行成本。

為提高鈦合金耐磨和在海洋氣氛環境中耐蝕性能，現有技術通過電鍍鉻工藝或氧煤油超音速火焰噴涂工藝在鈦合金表面沉積涂層，但是電鍍鉻過程中需要進行氫化，氫在鈦合金中聚合，會造成應力集中，使得鈦合金內部存在細小裂紋，在外界載荷作用下出現脆化或開裂；而傳統的氧煤油超音速火焰噴涂工藝因在噴涂前對基材進行噴砂處理不能避免界面夾雜物，較高的制備溫度使界面生成氧化層，嚴重影響了涂層與基體的結合性能。

發明內容

有鑒于此，本發明目的在于提供一種鈦合金軸類件及其制備方法和應用。本發明提供的鈦合金軸類件消除了氫脆隱患，具有低應力，涂層與鈦合金基體的結合強度高，且硬度高，具有優異的耐磨和耐蝕性，使用壽命長。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種鈦合金軸類件，包括鈦合金基體，所述鈦合金基體包括順次連接的螺紋部1、定位部2、配合轉動部3和管嘴部5，還包括：

沉積在所述配合轉動部3表面的空氣超音速涂層；

和沉積在所述空氣超音速涂層表面的磁控濺射硬質涂層；

所述空氣超音速涂層的化學組成為WC-10Co-4Cr、WC-12Co、WC-17Co或WC-20Cr₃C₂-7.5Ni，所述磁控濺射硬質涂層的化學組成為CrN或CrAlN。

優選地，所述空氣超音速涂層的厚度為80～400μm，所述磁控濺射硬質涂層的厚度為5～10μm。

優選地，所述空氣超音速涂層的顯微硬度＞1100HV_0.2，所述磁控濺射硬質涂層的顯微硬度＞1800HV_0.05。

優選地，所述配合轉動部3的外徑、空氣超音速涂層的厚度和磁控濺射硬質涂層的厚度之和為30～50mm。

本發明提供了以上方案所述鈦合金軸類件的制備方法，包括以下步驟：

(1)在所述鈦合金基體的配合轉動部表面空氣超音速噴涂合金粉末，形成空氣超音速涂層；所述合金粉末的化學組成為WC-10Co-4Cr、WC-12Co、WC-17Co或WC-20Cr₃C₂-7.5Ni；

(2)將所述空氣超音速涂層打磨至表面粗糙度Ra＜0.8μm，然后在打磨后的空氣超音速涂層表面依次進行等離子體輝光刻蝕和磁控濺射，得到所述鈦合金軸類件；所述磁控濺射的靶材為鉻靶或鉻鋁靶，濺射氣體為氮氣。