CN104152839A - 一种基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层，取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mm×8mm的圆片状试样，试样待喷涂表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20％和w(Ni)为80％，粉末形貌为不规则颗粒状，其粉末粒度范围为50～80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150℃烘干箱中烘干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0.3～0.6MPa，乙炔压为0.4～0.6MPa，空气压为0.3～0.5MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量，即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨材料技术领域，尤其涉及一种基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
背景技术
钛合金具有很高的比强度、很强的耐腐蚀性、优良的高温和低温性能,是航空航天和石油化工部门广泛使用的高性能材料；但钛合金的摩擦因数大、耐磨性差,限制了其应用范围。多年来,材料工作者对提高金属耐磨性的表面涂层技术进行了广泛研究,例如化学镀层、气体氮化、激光熔覆、热喷涂等。热喷涂技术是表面涂层技术的一种,其利用高温火焰将粉末熔化喷射到金属表面上,再冷却凝固形成涂层。由于采用热喷涂技术可以制备很厚的涂层,因此被广泛用来制备耐磨涂层。减轻磨损的有效途径就是降低对磨表面的摩擦因数.在减磨材料中,石墨是一种优良的固体润滑剂。包含有石墨成分的对磨表面通过石墨的自润滑作用,可大大降低材料的磨损。但是,单独的石墨不能用于制备金属的耐磨涂层.为此,国内外开发出一种镍包石墨的复合材料粉末利用Ni作为黏结剂将石墨包裹起来,使得这种材料粉末用在涂层的制备工艺上.现研究一种以镍包石墨粉末为原材料,在钛合金表面上进行了热喷涂耐磨涂层的方法。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种能够降低材料磨损的基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
本发明所解决的技术问题可以采用以下的技术方案来实现：
一种基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层，其特征在于，取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mm×8mm的圆片状试样，试样待喷涂表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20％和w(Ni)为80％，粉末形貌为不规则颗粒状,其粉末粒度范围为50～80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150℃烘干箱中烘干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0.3～0.6MPa，乙炔压为0.4～0.6MPa，空气压为0.3～0.5MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量，即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
优选的，取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mm×8mm的圆片状试样，试样待喷涂表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20％和w(Ni)为80％，粉末形貌为不规则颗粒状,其粉末粒度范围为50～80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150℃烘干箱中烘干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0.3MPa，乙炔压为0.4MPa，空气压为0.3MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量，即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
优选的，取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mm×8mm的圆片状试样，试样待喷涂表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20％和w(Ni)为80％，粉末形貌为不规则颗粒状,其粉末粒度范围为50～80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150℃烘干箱中烘干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0.6MPa，乙炔压为0.6MPa，空气压为0.5MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量，即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
优选的，取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mm×8mm的圆片状试样，试样待喷涂表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20％和w(Ni)为80％，粉末形貌为不规则颗粒状,其粉末粒度范围为50～80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150℃烘干箱中烘干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0.45MPa，乙炔压为0.5MPa，空气压为0.4MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量，即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
本发明的有益效果为：(1)以镍包石墨粉为原材料，在钛合金表面上进行热喷涂耐磨涂层，优化工艺参数,得到了良好质量的镍包石墨涂层。(2)在热喷涂过程中，石墨颗粒表层的镍完整地包裹住石墨，隔绝了石墨与基底Ti的接触，阻止二者发生化学反应，从而避免石墨润滑相的损失。(3)涂层与下部钛合金基底的界面处无大的裂纹和气孔，也未发现不明夹杂物，呈现一定的冶金结合状态，界面结合强度很高。(4)涂层组织中,石墨颗粒弥散地分布于镍基体里，二者的界面浸润良好，结合强度高，可以保证石墨颗粒在磨损过程中不会脱落下来。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步具体说明：
实施例1
取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mm×8mm的圆片状试样，试样待喷涂表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20％和w(Ni)为80％，粉末形貌为不规则颗粒状,其粉末粒度范围为50～80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150℃烘干箱中烘干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0.3MPa，乙炔压为0.4MPa，空气压为0.3MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量，即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
本发明的有益效果为：(1)以镍包石墨粉为原材料，在钛合金表面上进行热喷涂耐磨涂层，优化工艺参数,得到了良好质量的镍包石墨涂层。(2)在热喷涂过程中，石墨颗粒表层的镍完整地包裹住石墨，隔绝了石墨与基底Ti的接触，阻止二者发生化学反应，从而避免石墨润滑相的损失。(3)涂层与下部钛合金基底的界面处无大的裂纹和气孔，也未发现不明夹杂物，呈现一定的冶金结合状态，界面结合强度很高。(4)涂层组织中,石墨颗粒弥散地分布于镍基体里，二者的界面浸润良好，结合强度高，可以保证石墨颗粒在磨损过程中不会脱落下来。
实施例2
取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mm×8mm的圆片状试样，试样待喷涂表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20％和w(Ni)为80％，粉末形貌为不规则颗粒状,其粉末粒度范围为50～80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150℃烘干箱中烘干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0.6MPa，乙炔压为0.6MPa，空气压为0.5MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量，即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
本发明的有益效果为：(1)以镍包石墨粉为原材料，在钛合金表面上进行热喷涂耐磨涂层，优化工艺参数,得到了良好质量的镍包石墨涂层。(2)在热喷涂过程中，石墨颗粒表层的镍完整地包裹住石墨，隔绝了石墨与基底Ti的接触，阻止二者发生化学反应，从而避免石墨润滑相的损失。(3)涂层与下部钛合金基底的界面处无大的裂纹和气孔，也未发现不明夹杂物，呈现一定的冶金结合状态，界面结合强度很高。(4)涂层组织中,石墨颗粒弥散地分布于镍基体里，二者的界面浸润良好，结合强度高，可以保证石墨颗粒在磨损过程中不会脱落下来。
实施例3
取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mm×8mm的圆片状试样，试样待喷涂表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20％和w(Ni)为80％，粉末形貌为不规则颗粒状,其粉末粒度范围为50～80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150℃烘干箱中烘干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0.45MPa，乙炔压为0.5MPa，空气压为0.4MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量，即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
本发明的有益效果为：(1)以镍包石墨粉为原材料，在钛合金表面上进行热喷涂耐磨涂层，优化工艺参数,得到了良好质量的镍包石墨涂层。(2)在热喷涂过程中，石墨颗粒表层的镍完整地包裹住石墨，隔绝了石墨与基底Ti的接触，阻止二者发生化学反应，从而避免石墨润滑相的损失。(3)涂层与下部钛合金基底的界面处无大的裂纹和气孔，也未发现不明夹杂物，呈现一定的冶金结合状态，界面结合强度很高。(4)涂层组织中,石墨颗粒弥散地分布于镍基体里，二者的界面浸润良好，结合强度高，可以保证石墨颗粒在磨损过程中不会脱落下来。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层，其特征在于，取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mm×8mm的圆片状试样，试样待喷涂表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20％和w(Ni)为80％，粉末形貌为不规则颗粒状，其粉末粒度范围为50～80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150℃烘干箱中烘干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0.3～0.6MPa，乙炔压为0.4～0.6MPa，空气压为0.3～0.5MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量，即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
2.根据权利要求1所述的基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层，其特征在于，取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mm×8mm的圆片状试样，试样待喷涂表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20％和w(Ni)为80％，粉末形貌为不规则颗粒状,其粉末粒度范围为50～80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150℃烘干箱中烘干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0.3MPa，乙炔压为0.4MPa，空气压为0.3MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量，即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
3.根据权利要求1所述的基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层，其特征在于，取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mm×8mm的圆片状试样，试样待喷涂表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20％和w(Ni)为80％，粉末形貌为不规则颗粒状,其粉末粒度范围为50～80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150℃烘干箱中烘干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0.6MPa，乙炔压为0.6MPa，空气压为0.5MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量，即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
4.根据权利要求1所述的基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层，其特征在于，取钛合金扎制棒材，用电火花切割机制成30mm×8mm的圆片状试样，试样待喷涂表面经水砂纸磨削加工平整，喷涂前进行喷丸处理以去掉氧化膜，热喷涂原材料为KF-21型镍包石墨复合粉末，镍包石墨粉末化学成分为w(C)为20％和w(Ni)为80％，粉末形貌为不规则颗粒状,其粉末粒度范围为50～80um。喷涂前，镍包石墨粉末在150℃烘干箱中烘干2h。喷涂：热喷涂设备采用高速氧乙炔喷涂枪，其工艺参数为：氧气压为0.45MPa，乙炔压为0.5MPa，空气压为0.4MPa。热喷涂过程中，采用调整送粉量大小的方法来控制涂层质量，即可得到基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层。
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