CN102400081A - 一种耐磨TiNi形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种耐磨TiNi形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法，包括以下步骤：步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1～2mm，氩弧焊工艺参数为：电流：60～130A；电压：10～100V；氩气保护的流量为6-12L/min，本发明采用氩弧焊方式制备TiNi形状记忆合金涂层可降低设备成本，氩气保护可以避免焊接界面氧化，增加涂层与钢基体试样的结合强度。

Description

一种耐磨TiNi形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法
技术领域
本发明涉及耐磨涂层的制备方法，具体涉及一种耐磨TiNi形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法
技术背景
TiNi形状记忆合金是一种新型的性能优异的耐磨材料，其耐磨性能可与典型的耐磨材料媲美，但材料的硬度比传统耐磨材料低得多，按照经典磨损理论可知，材料的硬度起着关键性作用，且工况不同时，硬度等机械性能对材料耐磨性的影响也不同。而马氏体的择优取向、超弹性和形状记忆效应使得TiNi形状记忆合金具有优异的耐磨性，另外合金良好的应变硬化效应、热硬性及抗疲劳等特性也有助于合金的耐磨性。
挖掘机、装载机、推土机等工程机械的工作条件恶劣，受力复杂多变，磨损严重，铲斗是这些机械的关键结构件。在铲运过程中，铲斗是受物料磨损的主要部位，磨损严重后不但影响整机的使用性能，而且会减少铲斗容量。因此，如何改进斗齿性能，提高其耐磨性能，具有重要的现实意义。在斗齿等易磨损部件表面制备耐磨TiNi形状记忆合金涂层，利用TiNi形状记忆合金优异的耐磨性，有效保证斗齿的使用寿命；延长铲斗的整体使用寿命。TiNi形状记忆合金涂层的常用方法有脉冲激光沉积法、电弧喷涂法制备以及直流或射频磁控溅射法等，然而这些方法设备比较复杂，涂层沉积速度慢，尤其是用这些方法所制备的TiNi形状记忆合金涂层的厚度非常薄，只有约为10μm，由于薄膜过厚所造成的内应力过大而会导致薄膜脱落。因此对于要应用于挖掘机铲斗等易磨损部件需较厚的耐磨涂层来说，需采用新的制备方法镀制厚的耐磨TiNi形状记忆合金来满足工程应用。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种耐磨TiNi形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法，用氩弧焊方式快速的制备出厚度较厚的耐磨TiNi形状记忆合金涂层，并且降低了制备成本、简化了制备工艺。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种耐磨TiNi形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法，包括以下步骤：
步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；
步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1～2mm，氩弧焊工艺参数为：电流：60～130A；电压：10～100V；氩气保护的流量为6-12L/min。
所述的TiNi形状记忆合金分子式为TiNi。
本发明是在惰性气体氩气保护下，以熔焊方式将TiNi形状记忆合金熔融，将TiNi形状记忆合金与钢形成紧密结合的两相冶金界面，避免产生间隙。本发明采用氩弧焊方式制备TiNi形状记忆合金涂层可降低设备成本，氩气保护可以避免焊接界面氧化，增加涂层与钢基体试样的结合强度；步骤一中清洗钢基体试样是为了提高焊料润湿性，润湿性能是指焊料熔液在钢基体表面能铺展，接触面有扩大的趋势，提高润湿性能即是使熔液对钢基体表面的附着力大于与其内聚力。
附图说明
图1为用本发明所制备的TiNi形状记忆合金涂层的光学显微镜照片。
图2为TiNi形状记忆合金涂层磨损前的光学显微镜照片。
图3为载荷为10N、速度为0.05m/s、干摩擦工况下TiNi形状记忆合金涂层磨损后的光学显微镜照片。
图4为载荷为10N、速度为0.05m/s、干摩擦工况下TiNi形状记忆合金涂层磨损后的磨痕宽度及深度示意图。
图5为载荷为20N、速度为0.05m/s、干摩擦工况下TiNi形状记忆合金涂层磨损后的光学显微镜照片。
图6为载荷为20N、速度为0.05m/s、干摩擦工况下TiNi形状记忆合金涂层磨损后的磨痕宽度及深度示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例包括以下步骤：
步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；
步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1.1mm，氩弧焊工艺参数为电流：60A；电压：80V；氩气保护的流量为6L/min。
实施例二
本实施例包括以下步骤：
步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；
步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1.4mm，氩弧焊工艺参数为：电流：60A；电压：100V；氩气保护的流量为8L/min。
实施例三
本实施例包括以下步骤
步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；
步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1.0mm，氩弧焊工艺参数为电流：80A；电压：10V；氩气保护的流量为12L/min。
实施例四
本实施例包括以下步骤
步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；
步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融
TiNi形状记忆合金，
使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度2mm，氩弧焊工艺参数为：电流：130A；电压：80V；氩气保护的流量为10L/min。
实施例五
本实施例包括以下步骤
步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；
步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，
使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1.8mm，氩弧焊工艺参数为：电流：100A；电压：50V；氩气保护的流量为2L/min。
图1为本发明实施例二所制备的TiNi形状记忆合金涂层的光学显微镜照片，从图中测量可得TiNi形状记忆合金涂层厚度达到1.4mm。
图2为本发明实施例二TiNi形状记忆合金涂层磨损前的光学显微镜照片，可看出TiNi形状记忆合金涂层表面光滑无气泡。
图3为本发明实施例二载荷为10N、速度为0.05m/s、干摩擦工况下TiNi形状记忆合金涂层磨损后的光学显微镜照片，可看出磨痕有891μm
图4为本发明实施例二载荷为10N、速度为0.05m/s、干摩擦工况下TiNi形状记忆合金涂层磨损后的磨痕宽度及深度示意图，可得到磨痕宽度约900μm，深度约为3μm。
图5为本发明实施例二载荷为20N、速度为0.05m/s、干摩擦工况下TiNi形状记忆合金涂层磨损后的光学显微镜照片，可看出与图3相比较，当载荷增加后，磨痕宽度增加到1044μm。
图6为本发明实施例二载荷为20N、速度为0.05m/s、干摩擦工况下TiNi形状记忆合金涂层磨损后的磨痕宽度及深度示意图，可看出与图3相比较，当载荷增加后，可得到磨痕宽度约1000μm，深度约为12μm，现有技术制备出的TiNi形状记忆合金涂层厚度最多也只能达到10μm，在此工况条件下，现有技术所制备的TiNi涂层根本达不到对易损件的保护作用。

Claims (6)

1.一种耐磨TiNi形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；
步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1～2mm，氩弧焊工艺参数为：电流：60～130A；电压：10～100V；氩气保护的流量为6-12L/min；
所述的TiNi形状记忆合金分子式为TiNi。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨TiNi形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1.1mm，氩弧焊工艺参数为：电流：60A；电压：80V；氩气保护的流量为6L/min；
所述的TiNi形状记忆合金分子式为TiNi。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨TiNi形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；
步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1.4mm，氩弧焊工艺参数为：电流：60A；电压：100V；氩气保护的流量为8L/min；
所述的TiNi形状记忆合金分子式为TiNi。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨TiNi形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；
步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1.0mm，氩弧焊工艺参数为：电流：80A；电压：10V；氩气保护的流量为12L/min；
所述的TiNi形状记忆合金分子式为TiNi。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨TiNi形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；
步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，
使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度2mm，氩弧焊工艺参数为：电流：130A；电压：80V；氩气保护的流量为10L/min；
所述的TiNi形状记忆合金分子式为TiNi。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨TiNi形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；
步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，
使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1.8mm，氩弧焊工艺参数为：电流：100A；电压：50V；氩气保护的流量为2L/min；
所述的TiNi形状记忆合金分子式为TiNi。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103817455A (zh) * 2012-11-16 2014-05-28 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于焊接应用的自调节焊丝
CN103817453A (zh) * 2012-11-16 2014-05-28 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于焊接应用的自调节式包复丝

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03100157A (ja) * 1989-09-13 1991-04-25 Brother Ind Ltd 形状記憶合金の製造方法
JPH03260046A (ja) * 1990-03-12 1991-11-20 Brother Ind Ltd 溶射用形状記憶合金粉末
US20030217791A1 (en) * 2002-03-01 2003-11-27 Joachim Bamberg Method for producing a component and/or a coating comprised of a vibration-damping alloy or intermetallic compound, and component produced using this method
CN102152017A (zh) * 2011-02-14 2011-08-17 吉林大学 一种TiNi形状记忆合金与奥氏体不锈钢异种材料连接方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03100157A (ja) * 1989-09-13 1991-04-25 Brother Ind Ltd 形状記憶合金の製造方法
JPH03260046A (ja) * 1990-03-12 1991-11-20 Brother Ind Ltd 溶射用形状記憶合金粉末
US20030217791A1 (en) * 2002-03-01 2003-11-27 Joachim Bamberg Method for producing a component and/or a coating comprised of a vibration-damping alloy or intermetallic compound, and component produced using this method
CN102152017A (zh) * 2011-02-14 2011-08-17 吉林大学 一种TiNi形状记忆合金与奥氏体不锈钢异种材料连接方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《JOURNAL OF INTELLIGENT MATERIAL SYSTEMS AND STRUCTURES》 19961130 A.IKAI "TIG Welding and Shape Memory Effect of TiNi Shape Memory Alloy" 646-655 1-5 第7卷, *
《Wear》 20030930 J.R. Weng，et al. "Solid/liquid erosion behavior of gas tungsten arc welded TiNi overlay" 219-224 1-5 第255卷, 第1-6期 *
A.IKAI: ""TIG Welding and Shape Memory Effect of TiNi Shape Memory Alloy"", 《JOURNAL OF INTELLIGENT MATERIAL SYSTEMS AND STRUCTURES》, vol. 7, 30 November 1996 (1996-11-30), pages 646 - 655 *
F.T. CHENG，ET AL.: ""NiTi cladding on stainless steel by TIG surfacing process Part I. Cavitation erosion behavior"", 《SURFACE AND COATINGS TECHNOLOGY》, vol. 172, 31 December 2003 (2003-12-31), pages 308 - 315 *
J.R. WENG，ET AL.: ""Solid/liquid erosion behavior of gas tungsten arc welded TiNi overlay"", 《WEAR》, vol. 255, no. 16, 30 September 2003 (2003-09-30), pages 219 - 224 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103817455A (zh) * 2012-11-16 2014-05-28 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于焊接应用的自调节焊丝
CN103817453A (zh) * 2012-11-16 2014-05-28 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于焊接应用的自调节式包复丝

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