CN102191446A - 提高基体与陶瓷涂层结合强度的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高基体与陶瓷涂层结合强度的工艺，包含以下步骤：(a)清洗基体材料表面；(b)在基体材料表面车加工燕尾槽；(c)喷砂处理，使粗糙度Rz在37.1μm～48.4μm范围内；(d)厚度均匀地等离子喷涂打底层；(e)等离子喷涂陶瓷层；(f)将工件精磨加工至要求尺寸，精磨加工后的单边厚度为0.20mm～0.25mm；(g)将工件表面抛光。本发明提高基体与陶瓷涂层结合强度的工艺，在基体与陶瓷层之间增加打底层，防止基体受热氧化和提高陶瓷涂层的结合强度；燕尾槽的转角部位圆滑过渡，保证了涂层质量和结合强度；使用等离子喷涂方法，确定了涂层厚度和基体表面粗糙度更优化的范围，使涂层与基体的结合强度较好。

Description

提高基体与陶瓷涂层结合强度的工艺
技术领域
本发明涉及一种提高基体与陶瓷涂层结合强度的工艺，特别是一种用于液压缸陶瓷活塞杆的提高基体与陶瓷涂层结合强度的工艺。
背景技术
液压启闭机的工作环境复杂多变，因此对液压油缸活塞杆的防腐蚀、耐磨性能要求很高，故必须对其表面进行必要的防腐和耐磨等处理，以保证性能。在实际使用过程中，陶瓷活塞杆基体与其表面涂层的结合强度对活塞杆的使用寿命起着关键作用，陶瓷涂层一旦脱落，则整个活塞杆将失效。目前带内置式行程检测装置的液压缸的陶瓷活塞杆表面用于行程检测的沟槽均为V型结构，这种结构下的陶瓷活塞杆基体与其表面涂层的结合强度较低，从而影响活塞杆寿命。同时，涂层厚度和基体表面粗糙程度对涂层与基体的结合强度有很大影响，对于不同的喷涂方法，涂层厚度和基体表面粗糙度存在一个更优化的范围使涂层与基体的结合强度较好。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服原有的陶瓷活塞杆基体与其表面涂层结合强度较低的不足，本发明提供一种提高基体与陶瓷涂层结合强度的工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种提高基体与陶瓷涂层结合强度的工艺，包含以下步骤：
(a)用碱性洗涤剂清洗基体材料表面；
(b)在基体材料表面车加工燕尾槽，燕尾槽的转角部位为倒圆角；
(c)喷砂处理，使粗糙度范围Rz在37.1～48.4μm范围内，喷砂后用压缩空气将基体材料表面吹干净；
(d)等离子喷涂打底层，使基体表面为一平整面，打底层浅层厚度L0为0.06mm～0.1mm；
(e)等离子喷涂陶瓷层，使工件外表面呈一平整平面，喷涂后的单边厚度为0.30mm～0.35mm；
(f)将工件精磨加工至要求尺寸，精磨加工后的单边厚度为0.20mm～0.25mm。
为了保证行程检测装置的检测精度，步骤(b)中所述的燕尾槽的深度L为0.15mm～0.2mm。
为了保证结合强度并且不影响喷涂质量，步骤(b)中所述的燕尾槽的左斜面与右斜面的夹角α为10°～16°。
本发明的有益效果是，本发明提高基体与陶瓷涂层结合强度的工艺，在基体与陶瓷层之间增加打底层，可以防止基体合金受热氧化和提高陶瓷涂层的结合强度。由于陶瓷材料较脆，燕尾槽的转角部位圆滑过渡，保证了涂层质量和结合强度。使用等离子喷涂方法，确定了涂层厚度和基体表面粗糙度更优化的范围，使涂层与基体的结合强度较好。使用该工艺制成的结构可用于活塞杆的检测段，与输出脉冲信号的内置式行程检测装置结合使用，检测活塞杆行程。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明提高基体与陶瓷涂层结合强度的工艺制成的结构的示意图。
图中1、燕尾槽，1-1、左斜面，1-2、右斜面，1-3、燕尾槽的转角部位，1-4、打底层，1-5、陶瓷层，α、左斜面与右斜面的夹角，L、燕尾槽的深度，L0、打底层浅层厚度。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，因此其仅显示与本发明有关的构成。以下实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为本发明实施的限制。
如图1所示，本发明提高基体与陶瓷涂层结合强度的工艺制成的结构的示意图。
本发明提高基体与陶瓷涂层结合强度的工艺，包含以下步骤：
(a)用碱性洗涤剂清洗基体材料表面；
(b)在基体材料表面车加工燕尾槽1，燕尾槽1的转角部位1-3为倒圆角，燕尾槽1的深度L为0.15mm～0.2mm，燕尾槽1的左斜面1-1与右斜面1-2的夹角α为10°～16°；
(c)喷砂处理，使粗糙度范围Rz在37.1～48.4μm范围内，喷砂后用压缩空气将基体材料表面吹干净，基体材料表面的粗糙度增大，涂层的结合强度提高，但是当粗糙度超过一定值时，粗糙度增大反而不利于涂层与基体材料的结合；
(d)为了防止基体材料受热氧化和提高陶瓷涂层的结合强度，等离子喷涂打底层1-4，使基体表面为一平整面，打底层1-4浅层厚度L0为0.06mm～0.1mm；
(e)等离子喷涂陶瓷层1-5，使工件外表面呈一平整平面，喷涂后的单边厚度为0.30mm～0.35mm；
(f)将工件精磨加工至要求尺寸，精磨加工后的单边厚度为0.20mm～0.25mm。
步骤(c)中喷砂的材料采用棕刚玉砂，粒度为16～24目，喷砂气压不低于0.6MPa。
步骤(d)中采用APS式等离子喷涂机，喷涂的粉末材料为NiCr基混合物和/或NiCrAl基混合物。
步骤(e)中采用APS式等离子喷涂机，喷涂的粉末材料为60wt％的Al2O3和40wt％的TiO2或者60wt％的Al2O3和40wt％的Cr2O3。
步骤(f)中采用金刚石砂轮在外圆磨床上加工，或者采用金刚石条在外圆磨机上加工。
以下结合强度的测试按照ASTMC633-79标准执行拉伸法测得。
测试粗糙度大小对结合强度的影响，测试用基体材料为45钢，喷砂材料为棕刚玉。分别采用不同网筛对砂料进行筛分处理，得到三种粗细不同的砂粒，三种砂粒对应的筛号及筛孔尺寸范围如表1所示。试样经过相同的喷砂粗化处理后，喷涂一层NiCr基混合物涂层，在相同的拉力试验机上测得经过不同方法喷涂的涂层与基体的结合强度如表2、表3所示，表2是等离子喷涂层与基体的结合强度，表3是电弧喷涂涂层与基体的结合强度。结合表2、表3可知，随着喷砂砂型的改变，基体的表面粗糙度发生变化，涂层与基体的结合强度也跟着发生改变。在等离子喷涂中，粗糙度Rz在37.1～48.4μm范围内，结合强度呈缓慢下降趋势，且相对于电弧喷涂涂层具有比较好的结合强度。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
表1
  砂型   网目   筛孔/mm   粗糙度平均值/μm
  1号   14目～10目   1.40～2.0   48.4
  2号   20目～14目   0.85～1.40   45.0
  3号   30目～20目   0.60～0.85   37.1
表2
Figure BDA0000057099440000051
表3
Figure BDA0000057099440000052

Claims (3)

1.一种提高基体与陶瓷涂层结合强度的工艺，其特征是包含以下步骤：
(a)清洗基体材料表面；
(b)在基体材料表面车加工燕尾槽(1)，燕尾槽(1)的转角部位(1-3)为倒圆角；
(c)喷砂处理，使粗糙度范围Rz在37.1μm～48.4μm范围内，喷砂后用压缩空气将基体材料表面吹干净；
(d)等离子喷涂打底层(1-4)，使基体表面为一平整面，打底层(1-4)浅层厚度L0为0.06mm～0.1mm；
(e)等离子喷涂陶瓷层(1-5)，使工件外表面呈一平整平面，喷涂后的单边厚度为0.30mm～0.35mm；
(f)将工件精磨加工至要求尺寸，精磨加工后的单边厚度为0.20mm～0.25mm；
(g)将工件表面抛光；
2.如权利要求1所述的提高基体与陶瓷涂层结合强度的工艺，其特征在于：步骤(b)中所述的燕尾槽(1)的深度L为0.15mm～0.2mm。
3.如权利要求1所述的提高基体与陶瓷涂层结合强度的工艺，其特征在于：步骤(b)中所述的燕尾槽(1)的左斜面(1-1)与右斜面(1-2)的夹角α为10°～16°。
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