CN105369184B - 一种镍合金400um涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镍合金400um涂层的制备方法，首先对金属工件表面进行预处理，然后取各种金属粉按比例配置合金粉，最后采用等离子喷涂的方法在工件表面喷涂一层合金层。其优点在于：方法简单，原料易得，综合性能好，应用广泛。
Description
技术领域
本发明涉及防护技术领域，特别涉及一种镍合金400um涂层的制备方法。
背景技术
在热喷涂技术中等离子喷涂占据着最重要的地位。可以获得各项性能的涂层。 涂层平整光滑，可精确控制厚度。 涂层孔隙率低，结合度高，涂层孔隙率可控制在1%-10%，结合强度可达60-70 MPa。 涂层氧化物和杂质含量少，与电镀、电刷、渗碳、渗氮相比，等离子喷涂层更厚、更硬、更具防腐效果。 喷涂过程对基体的热影响小，基体组织不会发生变化。工件受热温度可控制低于250 ℃，因此也可在塑料、油漆、玻璃、石棉布等非金属材料上喷涂。等粒子喷涂是利用等离子弧进行的，等离子弧是压缩电弧，与自由电弧相比较，其弧柱细，电流密度大，气体电离度高，因此具有温度高，能量集中，弧稳定性好等特点。等离子喷涂是热喷涂技术领域中极为重要的一项工艺技术，当代各种热喷涂材料大部分都可以通过等离子喷涂技术制备成性能良好的涂层。由于等离子喷涂火焰温度极高、速度极快，几乎可以熔化并喷涂任何材料，形成的涂层具有结合强度较高、孔隙率低且喷涂效率高、使用范围广等优点，故在航空、冶金、机械、机车车辆等方面得到广泛的应用，等离子喷涂不足是在喷涂层较厚时，可发生开裂。
发明内容
本发明的目的是，提供一种镍合金400um涂层的制备方法，其方法简单，原料易得，综合性能好，应用广泛。
金属钴(Co)粉作为耐磨涂层，其高的硬度、良好的耐磨性和良好的韧性，广泛应用于航空航天冶金、电力及其机械领域增强基体金属的耐磨性，或作为磨损部件的修复。喷涂WC-Co涂层具有较高的硬度和耐磨性,广泛地应用于许多领域,如煤气管道监测设备上的滑靴以及飞机的发动机、轴、齿轮等耐磨部件。WC是一种高硬度相,Co是金属粘结剂，把WC颗粒粘结在一起。在WC-Co基合金中，随着WC含量的增加,合金的耐磨性增加。涂层组织和性能的优劣受许多因素的影响，如原始喷涂粉末的制造过程和性能、基体材料的选择及热喷涂工艺过程等。试验用的金属钴粉选自北矿新材料科技有限公司。
金属钼(Mo)粉的熔点高达2625℃，耐热性好，在常温下表面形成氧化膜而钝化，对酸、碱和熔融金属有很高的抗蚀能力。钼具有自粘结性能，可应用于粘结底层材料也可作为功能性涂层使用。Ni-Mo合金 主要在还原性介质腐蚀的条件下使用。它是耐盐酸腐蚀的最好的一种合金，但在有氧和氧化剂存在时，耐蚀性会显著下降。国外研究涂层的替代品例如Mo,替代品为Metco351,涂层更致密，耐磨性好，在大于650oC不易剥离和破裂现象，价格更低廉。价格可降至成本的一半。试验用的金属钼粉选自北矿新材料科技有限公司。
金属铬(Cr)粉具有固溶强化作用和钝化作用，能提高耐蚀性能和抗高温氧化性能；富余的铬容易与碳、硼形成碳化铬、硼化铬硬质相从而提高合金硬度和耐磨性。Ni-Cr合金也就是镍基耐热合金，主要在氧化性介质条件下使用。抗高温氧化和含硫、钒等气体的腐蚀，其耐蚀性随铬含量的增加而增强。这类合金也具有较好的耐氢氧化物（NaOH、KOH）腐蚀和耐应力腐蚀的能力。试验用的金属铬粉选自北矿新材料科技有限公司。
等离子喷涂选用Ni60为基础粉，等离子喷涂对汽车齿轮轴20CrMnTi 材料表面进行喷涂。在Ni60基础粉中添加Mo、Co、Cr金属粉，每种金属粉的添加量为0-15%，分成6个实验组，按均匀设计实验，每组金属Ni60粉的最小量在67%-88%之间。涂层厚400um 等离子喷涂Ni60、Co、Cr、Mo混合均匀的合金粉在20CrMnTi上 。喷焊时若采用中小型喷焊枪时，宜选用-150目的的粉，采用大型喷焊枪时宜-150／＋320目的的粉。试验用的金属镍粉选自浙江亚通焊材有限公司。
采用的技术方案是：
一种镍合金400um涂层的制备方法，其特征在于：首先对金属工件的外表面进行预处理，然后取各种金属粉按比例均匀混合配置合金粉，最后采用等离子喷涂的方法在工件表面喷涂一层合金层；具体步骤如下：
一、对金属工件表面先用砂纸打磨，再进行喷砂处理；
二、取金属镍粉、金属钴粉、金属钼粉和金属铬粉按比例搅拌均匀混合配置合金粉，其中各组分按质量百分比计：金属铬粉0-15%、金属钴粉0-15%、金属钼粉0-15%，其余为金属镍粉；
三、将配置好的合金粉采用等离子喷涂的方法在处理过的工件表面喷涂一层400um厚的合金层。
四、喷涂后用试件200#、400#、600#、800#、1000#、1200#、1500#砂纸打磨抛光后，王水腐蚀后，测试涂层显微硬度和扫描电镜，将试件磨损实验机上进行磨损，测得磨损量，验证实验效果很好。
步骤二中配置的合金粉，其金属镍粉的含量按质量百分比计最小量为67%。
金属镍粉150-320目、金属钴粉150-320目、金属钼粉150-320目和金属铬粉150-320目。
金属工件的材质为合金钢（20CrMnTi）。
步骤一中对金属工件表面用砂纸打磨的方法为：用200#砂纸打磨。
涂层效果：试验后显微硬度HVmax最大可达2823.3HV, HVmin为1063.9HV, 本研究使用M-200磨损实验机，加载9.8N，磨损时间为20min ，主轴转速200 rad/min；润滑油为10#机油，压力为10N,,最小的磨损量为0.0018g，最大的磨损量为0.0273g。
附表1 Ni60的理化性能
附表.2 Mo、 Cr 、Co三种金属喷涂粉的理化性能
| 粉 | 熔点（oc） | HRC | 性能 | 应用 |
| Mo | 2625 | 35-125 | 耐热和耐蚀性好，涂层更致密，耐磨性好。 | 粘结底层材料，也可作为功能性涂层使用。 |
| Cr | 1000 | 40 | 提高耐蚀性能和抗高温氧化性 | 材料表面，防腐，和氧化 |
| Co | 1493 | 53 | 高的硬度、良好的耐磨性和良好的韧性 | 航空航天冶金、电力及其机械领域增强基体金属的耐磨性，或作为磨损部件的修复 |
本发明的优点在于：
本发明所制备的涂层，综合性能极佳，常用于伴有氧化或热腐蚀性的抗磨损场合，与渗碳、渗氮、渗硼、镀铬和某些堆焊合金等表面硬化处理后的硬度相当，其自熔性、润湿性和喷焊性优良，而且熔点比较低，喷焊层具有硬度高、耐蚀、耐磨、耐热特点，难以切削和抗高温氧化的综合性能，能够广泛用于冶金、机械、矿山、石油、化工、轻工、汽车等领域易损部件的修复和保护，能几倍乃至几十倍地提高使用寿命。广泛适用于轴类、阀门、柱塞、密封环、输送辊、泵套、刮板等零件的表面，可以取得了显著的经济效益和社会效益。
具体实施方式
实施例1
一种镍合金400um涂层的制备方法，具体步骤如下：
一、对汽车齿轮轴（合金钢20CrMnTi）的表面先用200#砂纸打磨后进行喷砂处理；
二、取金属镍粉、金属钴粉、金属钼粉和金属铬粉按比例均匀混合配置合金粉，其中各组分按质量百分比计：金属铬粉Cr6%、金属钴粉Co15%、金属钼粉Mo12%和金属镍粉67%；合金粉粒度为：金属镍粉150目、金属钴粉150目和金属铬粉150目和金属钼粉150目；
三、将配置好的合金粉采用等离子喷涂的方法在处理过的工件表面喷涂一层合金层，等离子喷涂的工艺参数为：工作电压50V，工作电流550A，主气（Ar）48/L·min-1，次气（H2）4.5/L·min-1，送粉率25 /g·min-1，喷涂距离110mm，喷涂速度40 /mm·s-1；合金层厚度400 um。
实施例2
一种镍合金400um涂层的制备方法，具体步骤如下：
一、对汽车齿轮轴（合金钢20CrMnTi）的表面先用200#砂纸打磨后喷砂处理；
二、取金属镍粉、金属钴粉、金属钼粉和金属铬粉按比例均匀混合配置合金粉，其中各组分按质量百分比计：金属铬粉12%、金属钴粉6%、金属钼粉15%，其余为金属镍粉；合金粉粒度为：金属镍粉150-320目、金属钴粉150-320目、金属钼粉150-320目和金属铬粉150-320目；
三、将配置好的合金粉采用等离子喷涂的方法在处理过的工件表面喷涂一层合金层，等离子喷涂的工艺参数为：工作电压50V，工作电流550A，主气（Ar）48/L·min-1，次气（H2）4.5/L·min-1，送粉率25 /g·min-1，喷涂距离110mm，喷涂速度40 /mm·s-1；合金层厚度400 um。
实施例3
一种镍合金400um涂层的制备方法，具体步骤如下：
一、对汽车齿轮轴（合金钢20CrMnTi）的表面先用200#砂纸打磨后进行喷砂处理；
二、取金属镍粉、金属钴粉、金属钼粉按比例均匀混合配置合金粉，其中各组分按质量百分比计：金属钴粉3%、金属钼粉9%，其余为金属镍粉；合金粉粒度为金属镍粉150-320目、金属钴粉150-320目、金属钼粉150-320目；
三、将配置好的合金粉采用等离子喷涂的方法在处理过的工件表面喷涂一层合金层，等离子喷涂的工艺参数为：工作电压50V，工作电流550A，主气（Ar）48/L·min-1，次气（H2）4.5/L·min-1，送粉率25 /g·min-1，喷涂距离110mm，喷涂速度40 /mm·s-1；合金层厚度400 um。
实施例4
一种镍合金400um涂层的制备方法，具体步骤如下：
一、对汽车齿轮轴（合金钢20CrMnTi）的表面先用200#砂纸打磨，进行喷砂处理；
二、取金属钼粉Mo15%、金属钴粉Co6%、金属铬粉Cr12%余为金属镍粉；粒度为金属镍粉150-320目、金属钴粉150-320目、金属钼粉150-320目和金属铬粉150-320目；
三、将金属镍、钼粉、钴粉、铬粉按比例配好后搅匀采用等离子喷涂的方法在处理过的工件表面喷涂一层合金层，等离子喷涂的工艺参数为：工作电压50V，工作电流550A，主气（Ar）48/L·min-1，次气（H2）4.5/L·min-1，送粉率25 /g·min-1，喷涂距离110mm，喷涂速度40 /mm·s-1；合金层厚度400 um。
Claims (5)
1.一种镍合金400μm涂层的制备方法，其特征在于：首先对金属工件表面进行预处理，然后取各种金属粉按比例配置合金粉并搅拌均匀，最后采用等离子喷涂的方法在工件表面喷涂一层合金层；具体步骤如下：
一、对金属工件表面先用砂纸打磨，再进行喷砂处理；
二、取金属镍粉、金属钴粉、金属钼粉和金属铬粉按比例均匀混合配置合金粉，其中各组分按质量百分比计：金属铬粉0-15%、金属钴粉0-15%、金属钼粉0-15%，三种金属粉均不取0，其余为金属镍粉Ni60；
三、将配置好的合金粉采用等离子喷涂的方法在处理过的工件的外表面喷涂一层400μm厚的合金层。
2.根据权利要求1所述的一种镍合金400μm涂层的制备方法，其特征在于：步骤二中配置的合金粉，其金属镍粉的含量按质量百分比计最小量为67%。
3.根据权利要求1所述的一种镍合金400μm涂层的制备方法，其特征在于：对合金粉粒度的要求：金属镍粉150-320目、金属钴粉150-320目、金属钼粉150-320目和金属铬粉150-320 目。
4.根据权利要求1所述的一种镍合金400μm涂层的制备方法，其特征在于：金属工件的材质为20CrMnTi合金钢。
5.根据权利要求1所述的一种镍合金400μm涂层的制备方法，其特征在于：步骤一中对金属工件表面用砂纸打磨的方法为：用200#砂纸打磨。
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Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN106282883A (zh) * | 2016-08-18 | 2017-01-04 | 沈阳理工大学 | 一种金属镍Ni60基氮化硼及合金爆炸喷涂耐磨涂层的制备方法 |
| CN106282882A (zh) * | 2016-08-18 | 2017-01-04 | 沈阳理工大学 | 一种爆炸喷涂制备镍合金耐磨涂层的制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59150080A (ja) * | 1983-02-11 | 1984-08-28 | Toyota Motor Corp | 摺動部材 |
-
2015
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "等离子喷涂镍基合金涂层的工艺优化";金云学等;《金属热处理》;20130430;第38卷(第4期);第104-108页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105369184A (zh) | 2016-03-02 |
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