CN103161733B - 一种Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮及其制备方法 - Google Patents

一种Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103161733B
CN103161733B CN201310082478.9A CN201310082478A CN103161733B CN 103161733 B CN103161733 B CN 103161733B CN 201310082478 A CN201310082478 A CN 201310082478A CN 103161733 B CN103161733 B CN 103161733B
Authority
CN
China
Prior art keywords
impeller
coating
ticrn
titanium
crn
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310082478.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103161733A (zh
Inventor
王亮申
刘长霞
孙军龙
田忠民
李刚
杨镇宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ludong University
Original Assignee
Ludong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ludong University filed Critical Ludong University
Priority to CN201310082478.9A priority Critical patent/CN103161733B/zh
Publication of CN103161733A publication Critical patent/CN103161733A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103161733B publication Critical patent/CN103161733B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明属于输送各种流体介质的化学工业用耐腐蚀泵领域，特别涉及一种Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮及其制备工艺，叶轮基体材料为25钢，叶轮基体表面为纳米TiCrN、CrTiN、TiN和CrN的多层混合相结构高硬度涂层，叶轮基体与表面高硬度涂层之间含有一层钛过渡层。具体工艺包括前处理、离子清洗、沉积钛过渡层、沉积表面纳米TiCrN、CrTiN、TiN和CrN的多层混合相结构高硬度涂层。Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮可以保持较高硬度的同时提高涂层的韧性和与基体间的结合强度，从而提高涂层的耐冲击性和耐磨性，延长叶轮的使用寿命。用该方法制备的叶轮，与未涂层的叶轮相比，耐磨性和耐腐蚀性能有大幅度提高。

Description

一种Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮及其制备方法
技术领域
本发明属于材料涂层领域和化学工业用耐腐蚀泵领域，特别涉及一种Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮及其制备工艺。
背景技术
目前，广泛用于化工、石油、制药、农药、酸洗、染料、油漆、冶炼、造纸、电镀、矿山、冶金、食品等行业输送液体的离心泵有许多种，对于输送腐蚀介质的离心泵的耐腐蚀问题一直是广大科技工作者关注的问题。现有的耐腐蚀泵主要采用钛合金、不锈钢、玻璃钢、硅铁、氟塑料、超高分子量聚乙烯等耐腐蚀材料制成。其中有的材料价格较贵，有的材料制造工艺复杂，尤其是输送的大部分浆液中含有石膏固相物和高含量的氯离子，对叶轮造成严重的磨损和腐蚀。由于叶轮的使用寿命短、价格昂贵，如何快速修复已损坏的叶轮、提高其使用寿命已受到广泛关注。
叶轮的损坏只在表面形成，将表面工程技术应用到耐腐蚀泵叶轮的制造中，可以提高叶轮的防腐耐磨性能，延长新件使用寿命；对于已损坏叶轮，可应用表面工程技术进行修复，使叶轮重新投入使用。
    表面工程技术最常用的一类技术就是涂层，而在涂层材料中，应用最多的属氮化物。氮化物涂层材料中研究最早、应用最广泛的是二元氮化物TiN、CrN和ZrN等；随着涂层技术的不断进步，进行不同元素的三元和多元合金化，TiCN、TiAlN、TiZrN和TiCrN等涂层逐渐被研发并应用，并开发出多层、多元复合涂层、纳米晶等涂层，涂层综合力学性能不断提高，应用也越来越广泛。氮化物单涂层具有相对较差的韧性和耐磨性，通过制备多层复合结构的涂层可以显著提高硬质涂层的韧性、结合强度和耐磨性等综合性能，纳米多层复合结构已经成为涂层的发展方向。
发明内容
本发明的目的是克服现有耐腐蚀泵叶轮材料的上述不足，并克服涂层与叶轮基体结合强度小的不足，提供一种Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮及其制备工艺，提高叶轮的耐腐蚀性能，与现有技术相比，该方法具有节能、制造工艺简单、制造成本低等优点，可明显提高耐腐蚀泵的使用性能和使用寿命。
本发明通过以下方式实现：
一种Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮及其制备方法，叶轮基体1材料为25钢，涂层为纳米Ti、TiCrN、CrTiN、TiN和CrN，叶轮基体表面为TiCrN、CrTiN、TiN和CrN的多层混合相结构高硬度涂层3，为了提高多层混合相结构高硬度涂层3与叶轮基体1之间的结合强度，叶轮基体1与表面多层混合相结构高硬度涂层3之间含有一层钛过渡层2。
制备所述的Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮的方法是：沉积方式为电弧离子镀沉积300~600nm的钛过渡层，然后沉积厚度为800~900nm的氮化钛，具体步骤如下：
(1) 前处理：采用粒度为3mm的金刚石研磨膏手工将叶轮基体表面抛光至镜面光洁度，去除表面油污、锈迹等杂质，对抛光后的叶轮基体进行喷砂处理，并用流体抛光机抛光去除表面的磁性，然后依次放入酒精和丙酮中，在40~50℃的温度下超声波清洗各30min，放入烘箱干燥30min后迅速放入镀膜机，抽真空至7.0×10-3Pa，加热至400℃，保温30~40min；
(2) 离子清洗：通氩气，其压力为2Pa，开启偏压电源，电压800V，占空比0.2，辉光放电清洗15min；降低偏压至600V，占空比0.2，开启离子源离子清洗20min，开启钛靶的电弧源，偏压400V，靶电流70A，离子轰击钛靶8min；
(3) 沉积钛过渡层：调整氩气气压0.5~0.6Pa，偏压降至250V，沉积温度250℃，钛靶电流80A，电弧镀钛过渡层12min；
 (4) 沉积TiCrN、CrTiN、TiN和CrN层，氩气气压0.5~0.6Pa，偏压100~300V随时间线性变化，沉积温度400℃，钛靶电流70A，铬靶电流90A，，反应气体N2流量300~400sccm范围内随时间线性变化，电弧镀氮化钛和氮化铬层30~40min；
 (5) 后处理：关闭各电源，离子源及气体源，涂层结束。
通过上述工艺制备的Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮，叶轮表面为TiCrN、CrTiN、TiN和CrN的多层混合相结构高硬度涂层3，叶轮基体1与涂层之间有钛过渡层2，以减小残余应力，增加多层混合相结构高硬度涂层3与叶轮基体1间的结合强度。
本发明Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮，含有TiCrN、CrTiN、TiN和CrN的多层混合相结构高硬度涂层3以及韧性金属钛涂层2，可以保持较高硬度的同时提高涂层的韧性和与叶轮基体1间的结合强度，从而提高涂层的耐磨性，这种纳米多层涂层结构，可以有效弥补氮化物单涂层韧性较差的不足，显著减小叶轮的磨损，延长耐腐蚀泵的使用寿命，该纳米多层涂层叶轮制备工艺容易掌握，生产过程稳定可靠。
附图说明
附图中图1是本发明的涂层结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明的实施例，用来进一步说明技术解决方案。
由附图1看出，一种Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮及其制备方法，叶轮基体1材料为25钢，涂层为纳米Ti、TiCrN、CrTiN、TiN和CrN，叶轮基体表面为TiCrN、CrTiN、TiN和CrN的多层混合相结构高硬度涂层3，为了提高多层混合相结构高硬度涂层3与叶轮基体1之间的结合强度，叶轮基体1与表面多层混合相结构高硬度涂层3之间含有一层钛过渡层2。
制备所述的Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮的方法是：沉积方式为电弧离子镀沉积300~600nm的钛过渡层，然后沉积厚度为800~900nm的氮化钛，具体步骤如下：
(1) 前处理：采用粒度为3mm的金刚石研磨膏手工将叶轮基体表面抛光至镜面光洁度，去除表面油污、锈迹等杂质，对抛光后的叶轮基体进行喷砂处理，并用流体抛光机抛光去除表面的磁性，然后依次放入酒精和丙酮中，在40~50℃的温度下超声波清洗各30min，放入烘箱干燥30min后迅速放入镀膜机，抽真空至7.0×10-3Pa，加热至400℃，保温30~40min；
(2) 离子清洗：通氩气，其压力为2Pa，开启偏压电源，电压800V，占空比0.2，辉光放电清洗15min；降低偏压至600V，占空比0.2，开启离子源离子清洗20min，开启钛靶的电弧源，偏压400V，靶电流70A，离子轰击钛靶8min；
(3) 沉积钛过渡层：调整氩气气压0.5~0.6Pa，偏压降至250V，沉积温度250℃，钛靶电流80A，电弧镀钛过渡层12min；
 (4) 沉积TiCrN、CrTiN、TiN和CrN层，氩气气压0.5~0.6Pa，偏压100~300V随时间线性变化，沉积温度400℃，钛靶电流70A，铬靶电流90A，，反应气体N2流量300~400sccm范围内随时间线性变化，电弧镀氮化钛和氮化铬层30~40min；
 (5) 后处理：关闭各电源，离子源及气体源，涂层结束。

Claims (1)

1.一种Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮的制备方法，叶轮基体材料为25钢，涂层为纳米Ti、TiCrN、CrTiN、TiN和CrN，叶轮基体表面为纳米TiCrN、CrTiN、TiN和CrN的多层混合相结构高硬度涂层，叶轮基体与多层混合相结构高硬度涂层之间含有一钛过渡层，其特征在于：沉积方式为电弧离子镀沉积300~600nm的纳米钛过渡层，然后沉积厚度为800~900nm的纳米氮化钛和氮化铬混合物，具体步骤如下：
(1) 前处理：采用粒度为3mm的金刚石研磨膏手工将叶轮基体表面抛光至镜面光洁度，去除表面油污、锈迹杂质，对抛光后的叶轮基体进行喷砂处理，并用流体抛光机抛光去除表面的磁性，然后依次放入酒精和丙酮中，在40~50℃的温度下超声波清洗各30min，放入烘箱干燥30min后迅速放入镀膜机，抽真空至7.0×10-3Pa，加热至400℃，保温30~40min；
(2) 离子清洗：通氩气，其压力为2Pa，开启偏压电源，电压800V，占空比0.2，辉光放电清洗15min；降低偏压至600V，占空比0.2，开启离子源离子清洗20min，开启钛靶的电弧源，偏压400V，靶电流70A，离子轰击钛靶8min；
(3) 沉积钛过渡层：调整氩气气压0.5~0.6Pa，偏压降至250V，沉积温度250℃，钛靶电流80A，电弧镀钛过渡层12min；
 (4) 沉积TiCrN、CrTiN、TiN和CrN层，氩气气压0.5~0.6Pa，偏压100~300V随时间线性变化，沉积温度400℃，钛靶电流70A，铬靶电流90A，反应气体N2流量300~400sccm范围内随时间线性变化，电弧镀氮化钛和氮化铬层30~40min；
 (5) 后处理：关闭各电源，离子源及气体源，涂层结束。
CN201310082478.9A 2013-03-15 2013-03-15 一种Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮及其制备方法 Expired - Fee Related CN103161733B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310082478.9A CN103161733B (zh) 2013-03-15 2013-03-15 一种Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310082478.9A CN103161733B (zh) 2013-03-15 2013-03-15 一种Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103161733A CN103161733A (zh) 2013-06-19
CN103161733B true CN103161733B (zh) 2015-04-08

Family

ID=48585156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310082478.9A Expired - Fee Related CN103161733B (zh) 2013-03-15 2013-03-15 一种Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103161733B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103590003B (zh) * 2013-11-13 2015-10-28 东北大学 物理气相沉积在旋转机械叶片表面制备硬阻尼涂层的方法
CN103602955B (zh) * 2013-11-13 2015-10-28 东北大学 在旋转机械叶片表面制备多孔合金阻尼涂层的方法
CN103572221B (zh) * 2013-11-13 2015-07-29 东北大学 在旋转机械薄壳构件表面制备阻尼减振复合涂层的方法
CN106181270B (zh) * 2016-08-26 2018-06-08 常州索拉尔熔盐泵阀科技有限公司 熔盐泵组合式叶轮的制备方法
CN108531875A (zh) * 2018-03-10 2018-09-14 石河子大学 一种氮化铬基硬质涂层的过渡层的制备方法
CN108486534A (zh) * 2018-05-03 2018-09-04 晋中经纬化纤精密制造有限公司 一种钽、不锈钢喷丝头纳米复合涂层结构及其制备工艺
CN113463046A (zh) * 2021-07-05 2021-10-01 大连德泰控股有限公司 一种增强水泵叶轮耐磨性的涂层材料及涂镀方法
CN114293154B (zh) * 2022-03-08 2022-06-10 艾瑞森表面技术（苏州）股份有限公司 一种多层结构涂层的制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1927579A (zh) * 2006-09-29 2007-03-14 山东大学 自润滑复合软涂层刀具及其制备方法
CN101092959A (zh) * 2007-07-13 2007-12-26 东北大学 一种设有耐磨层的制冷压缩机零件及其耐磨层的制备方法
CN101549381A (zh) * 2008-04-01 2009-10-07 福特汽车公司 耐磨涂层金属板模具及制造耐磨涂层金属板成型模的方法
CN101596607A (zh) * 2009-05-04 2009-12-09 山东大学 TiZrN涂层刀具及其制备方法
CN101643889A (zh) * 2008-08-07 2010-02-10 三菱重工业株式会社 旋转机械用部件及其制造方法
CN101746101A (zh) * 2009-12-23 2010-06-23 山东大学 软硬复合涂层刀具及其制备方法
CN101876327A (zh) * 2009-03-06 2010-11-03 通用电气公司 耐侵蚀和耐腐蚀的涡轮压缩机翼型件及其制造方法
CN102392217A (zh) * 2011-11-23 2012-03-28 西北工业大学 一种叶片表面抗点蚀涂层及其制备方法
CN102719796A (zh) * 2011-03-30 2012-10-10 深圳富泰宏精密工业有限公司 具有硬质涂层的被覆件及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1927579A (zh) * 2006-09-29 2007-03-14 山东大学 自润滑复合软涂层刀具及其制备方法
CN101092959A (zh) * 2007-07-13 2007-12-26 东北大学 一种设有耐磨层的制冷压缩机零件及其耐磨层的制备方法
CN101549381A (zh) * 2008-04-01 2009-10-07 福特汽车公司 耐磨涂层金属板模具及制造耐磨涂层金属板成型模的方法
CN101643889A (zh) * 2008-08-07 2010-02-10 三菱重工业株式会社 旋转机械用部件及其制造方法
CN101876327A (zh) * 2009-03-06 2010-11-03 通用电气公司 耐侵蚀和耐腐蚀的涡轮压缩机翼型件及其制造方法
CN101596607A (zh) * 2009-05-04 2009-12-09 山东大学 TiZrN涂层刀具及其制备方法
CN101746101A (zh) * 2009-12-23 2010-06-23 山东大学 软硬复合涂层刀具及其制备方法
CN102719796A (zh) * 2011-03-30 2012-10-10 深圳富泰宏精密工业有限公司 具有硬质涂层的被覆件及其制备方法
CN102392217A (zh) * 2011-11-23 2012-03-28 西北工业大学 一种叶片表面抗点蚀涂层及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103161733A (zh) 2013-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103161733B (zh) 一种Ti/TiCrN纳米多层涂层叶轮及其制备方法
CN101518935B (zh) Pvd纳米复合陶瓷涂层螺杆及其制造方法
CN103252939B (zh) 氮化铬/氮化硼钛纳米复合多层涂层刀具及其制备方法
CN103522627B (zh) 一种阀门密封件表面的复合涂层及其制备方法
CN103212729B (zh) 一种具有CrAlTiN超晶格涂层的数控刀具及其制备方法
CN108130533A (zh) 一种具有高抗磨耐蚀硬密封球阀及制备方法
CN108193173A (zh) 一种低粘附轮胎模具的多层复合涂层及其制备方法
CN113025966B (zh) 一种提高热锻模具寿命的Zr基高熵合金涂层及其制备方法
CN105803393A (zh) 一种强韧耐磨涂层及其制备方法
CN105420669A (zh) 一种用于永磁体防腐前处理的气相沉积方法
CN108728793A (zh) 一种强韧耐蚀CrAlN/Cr2AlC多层膜涂层及其制备方法
CN104388899A (zh) 一种具有MoN/Cr/CrN/Cr纳米复合超厚涂层的活塞环及其制备方法
CN105839054A (zh) 一种CrAlTiSiN刀具保护性涂层及其制备方法
CN105239039A (zh) 一种多层纳米复合涂层冲压模具及其制备方法
CN103057205B (zh) 一种氮化钛纳米多层涂层叶轮及其制备方法
CN107190233A (zh) 一种具有超高硬度的Si掺杂纳米复合涂层的制备工艺
CN110438465B (zh) 金属基体表面抗磨蚀防护涂层及其制备方法与应用
CN103009697B (zh) 一种自润滑梯度复合超硬膜及其制备方法
CN105088129A (zh) 微纳织构化氮化钛固体润滑膜的制备方法
CN201325158Y (zh) 有硬质涂层的螺杆
CN102673043A (zh) 一种纺织钢领用高硬度、低摩擦系数耐磨涂层及其沉积方法
CN112941463B (zh) 一种纳米多层氧氮化物耐蚀防护涂层及其制备方法和应用
CN103158296B (zh) 一种碳化钛/氮化钛纳米多层涂层叶轮及其制备方法
CN102588175A (zh) 一种新型喷油泵控制阀套及其表面处理方法
CN203697597U (zh) 一种阀门密封件表面的复合涂层

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent for invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Wang Liangshen

Inventor after: Liu Changxia

Inventor after: Sun Junlong

Inventor after: Tian Zhongmin

Inventor after: Li Gang

Inventor after: Yang Zhenning

Inventor before: Wang Liangshen

Inventor before: Liu Changxia

Inventor before: Sun Junlong

Inventor before: Yang Zhenning

Inventor before: Tian Zhongmin

Inventor before: Li Gang

Inventor before: Yao Meihong

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: WANG LIANGSHEN LIU CHANGXIA SUN JUNLONG YANG ZHENNING TIAN ZHONGMIN LI GANG YAO MEIHONG TO: WANG LIANGSHEN LIU CHANGXIA SUN JUNLONG TIAN ZHONGMIN LI GANG YANG ZHENNING

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150408

Termination date: 20170315