CN106435440B - 在钛合金表面等离子喷熔铁基或钴基耐磨合金层的方法 - Google Patents
在钛合金表面等离子喷熔铁基或钴基耐磨合金层的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106435440B CN106435440B CN201610818553.7A CN201610818553A CN106435440B CN 106435440 B CN106435440 B CN 106435440B CN 201610818553 A CN201610818553 A CN 201610818553A CN 106435440 B CN106435440 B CN 106435440B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cobalt
- metal material
- plasma spraying
- polished
- wear
- 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.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
Abstract
一种在钛合金表面等离子喷熔铁基或钴基耐磨合金层的方法,其特征是它包括以下步骤:1)将待处理材料采用线切割成所需尺寸,并用有机溶液清洗去油;2)将清洗好的材料表面依此经金相砂纸120#、280#、500#打磨;3)将打磨好的材料用有机清洗剂进行超声波清洗;4)将喷熔材料粉装入送粉机器,并将打磨后的材料固定在转台上,通过等离子喷熔工艺制备耐磨层。本发明工艺简单、廉价、高效,制得的喷熔层具有良好的耐磨性能与优良的结合性能,较好的解决了工程生产中的实际问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料改性技术,尤其是一种钛合金表面改性技术,具体地说是一种在钛合金表面等离子喷熔铁基或钴基耐磨合金层的方法。
背景技术
众所周知,钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、弹性模量低、生物相容性好等优点而逐渐被应用于国民经济中的主要领域,特别是在船舶航海、车辆工程、生物医学等领域有着广阔的前景。但它也存在着硬度低、耐磨性能差等不足,严重限制了其进一步发展。因此,钛及其合金的表面改性越来越得到关注。
钛及钛合金的表面改性技术有很多,传统的有热喷涂、电镀、化学镀、离子注入、渗硼等,这些技术虽然能在钛及钛合金表面制备改性层,但往往存在着改性层较薄,结合强度低等不足,其使用性能很难保障。而代表现代表面技术的激光熔覆技术,虽然在设备工艺、涂层结合性能等方面有着很大的优势,但普遍存在着成本高、灵活性差等局限性,很大程度上限制了其向工程实践转变。因此到目前为止,尚未有一种改性技术能在钛及钛合金表面制备致密、厚且成本低、操作灵活,适用于大规模生产的表面防护层可供使用。
等离子喷焊工艺是表面强化技术的一个分支,它以联合型或转移型等离子弧作为热源,采用合金粉末或焊丝作为填充金属,喷熔时将工件表面及喷焊料同时熔化、并将两种材料相互混合构成熔池,熔池经冷凝结晶形成熔焊层。与其他表面喷熔技术如氧乙炔火焰喷熔、焊条电弧喷熔等相比,具有生产率高,母材对合金稀释率低、喷熔层成型性好、喷熔层质量和工艺稳定等特点。
发明内容
本发明的目的是针对现有的钛合金表面改性层存在结合强度低、渗层浅的问题,发明一种在钛合金表面等离子喷熔铁基或钴基耐磨合金层的方法。该方法不仅能获得性能可靠的耐磨合金层,并且操作简单,益实现机械化、自动化,便于大规模生产。
本发明的技术方案是:
一种在钛合金表面等离子喷熔铁基或钴基耐磨合金层的方法,其特征是它包括以下步骤:
1)将待处理钛金属材料采用线切割成所需尺寸,并用有机溶液清洗去油;
2)将清洗好的钛金属材料表面依此经金相砂纸120#、280#、500#打磨;
3)将打磨好的钛金属材料用有机清洗剂进行超声波清洗;
4)将喷熔的喷熔铁基或钴基粉装入送粉机器,并将打磨后的钛金属材料固定在转台上,通过等离子喷熔工艺制备耐磨层。
所述的钛金属材料为Ti6Al4V合金。
所述的喷熔材料为stellite Fe253H 铁基合金粉,粒度为45-160μm,或stellite6H钴基合金粉,粒度为40-150μm。
所述的等离子喷熔工艺参数为:焊接电流40A,起始电流5A,转台速度4.5r/min,送粉量20g/min,离子气流量1.5L/min,送粉气流量2.3L/min,保护气流量8L/min,电弧衰退时间2.5s。
本发明的有益效果:
1、本发明在一般工艺基础上,通过合理确定等离子喷熔过程中的关键工艺参数,为钛合金表面等离子喷熔铁基钴基耐磨合金提供了一种可工业化生产的制备方法,解决了在钛合金表面很难制备结合性能良好的铁基钴基耐磨涂层的难题。
2、采用该法制备的耐磨层具有韧基体+硬质相的耐磨组织,表面硬度达到443~1059HV,是未处理钛合金的1-3倍,具有良好的耐磨性。
3、采用该法制备的耐磨层,基体/耐磨层间过渡层的组织细密,基体中的Ti元素在整个横切面上充分扩散,且一直扩散到涂层表层,显微硬度在横切面上沿层深分布具有渐变性和连续性,基体和涂层具有良好的结合性能。
4、本发明很好的解决了在钛合金表面很难制备结合性能良好且适用于工程生产的铁基钴基耐磨涂层的难题,并且该工艺过程简单、价廉、高效,在航天航空、船舶航海、车辆工程等领域具有广泛的应用前景。
本发明工艺简单、廉价、高效,制得的喷熔层具有良好的耐磨性能与优良的结合性能,较好的解决了工程生产中的实际问题。
附图说明
图1是实施例1制备的耐磨层界面区的组织形貌。
图2是实施例1制备的耐磨层喷熔层的组织形貌。
图3是实施例1制备的耐磨层的横切面合金元素沿层深分布情况。
图4是实施例2制备的耐磨层界面区的组织形貌。
图5是实施例2制备的耐磨层喷熔层的组织形貌。
图6是实施例2制备的耐磨层的横切面合金元素沿层深分布情况。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一。
一种在钛合金表面等离子喷熔铁基耐磨合金层的方法,它包括以下步骤:
1)将Ti6Al4V合金采用线切割成Φ30mmx3mm,并用无水乙醇清洗表面油污。
2)将清洗好的Ti6Al4V合金表面依此经金相砂纸120#、280#、500#打磨。
3)将打磨好的Ti6Al4V合金用丙酮在超声波清洗机中清洗5min。
4)将stellite Fe 253H铁基合金粉(粒度为45-160μm)装入送粉机器,并将打磨并清洗好的Ti6Al4V合金固定在转台上,通过等离子喷熔工艺制备耐磨层,具体参数为焊接电流40A,起始电流5A,转台速度4.5r/min,送粉量20g/min,离子气流量1.5L/min,送粉气流量2.3L/min,保护气流量8L/min,电弧衰退时间2.5s。
采用上述工艺制备的耐磨层的界面区及喷熔层组织形貌如图1、2所示,基体与耐磨层表现为良好的冶金结合,喷熔层具有典型的韧基+硬质相的耐磨组织,其表层硬度为467.3HV ,是钛金属的1.4倍,且基体中的Ti元素在整个横切面上充分扩散,一直扩散到涂层表层(图3),使之形成良好的冶金结合。
实施例二。
一种在钛合金表面等离子喷熔钴基耐磨合金层的方法,它包括以下步骤:
1)将Ti6Al4V合金采用线切割成Φ30mmx3mm,并用无水乙醇清洗表面油污。
2)将清洗好的Ti6Al4V合金表面依此经金相砂纸120#、280#、500#打磨。
3)将打磨好的Ti6Al4V合金用丙酮在超声波清洗机中清洗5min。
4)将stellite 6H钴基合金粉(粒度为40-150μm)装入送粉机器,并将打磨并清洗好的Ti6Al4V合金固定在转台上,通过等离子喷熔工艺制备耐磨层,具体参数为焊接电流40A,起始电流5A,转台速度4.5r/min,送粉量20g/min,离子气流量1.5L/min,送粉气流量2.3L/min,保护气流量8L/min,电弧衰退时间2.5s。
采用上述工艺制备的耐磨层的界面区及喷熔层组织形貌如图4、5所示,基体与耐磨层表现为良好的冶金结合,喷熔层具有典型的韧基+硬质相的耐磨组织,其表层硬度为1041.4HV ,是钛金属的3.1倍,且基体中的Ti元素在整个横切面上充分扩散,一直扩散到涂层表层(图6),使之形成良好的冶金结合。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (2)
1.一种在钛合金表面等离子喷熔铁基或钴基耐磨合金层的方法,其特征是它包括以下步骤:
1)将待处理钛金属材料采用线切割成所需尺寸,并用有机溶液清洗去油;
2)将清洗好的钛金属材料表面依此经金相砂纸120#、280#、500#打磨;
3)将打磨好的钛金属材料用有机清洗剂进行超声波清洗;
4)将喷熔的喷熔铁基或钴基粉装入送粉机器,并将打磨后的钛金属材料固定在转台上,通过等离子喷熔工艺制备耐磨层;所述的等离子喷熔工艺参数为:焊接电流40A,起始电流5A,转台速度4.5r/min,送粉量20g/min,离子气流量1.5L/min,送粉气流量2.3L/min,保护气流量8L/min,电弧衰退时间2.5s。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的钛金属材料为Ti6Al4V合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610818553.7A CN106435440B (zh) | 2016-09-12 | 2016-09-12 | 在钛合金表面等离子喷熔铁基或钴基耐磨合金层的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610818553.7A CN106435440B (zh) | 2016-09-12 | 2016-09-12 | 在钛合金表面等离子喷熔铁基或钴基耐磨合金层的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106435440A CN106435440A (zh) | 2017-02-22 |
CN106435440B true CN106435440B (zh) | 2018-10-09 |
Family
ID=58168792
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610818553.7A Active CN106435440B (zh) | 2016-09-12 | 2016-09-12 | 在钛合金表面等离子喷熔铁基或钴基耐磨合金层的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106435440B (zh) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1603450A (zh) * | 2004-11-02 | 2005-04-06 | 江苏大学 | 钛合金表面耐磨涂层的火焰喷焊工艺方法 |
CN104831226A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-08-12 | 吉林大学 | 等离子喷焊气固反应原位生成氮化物增强耐磨层及工艺 |
-
2016
- 2016-09-12 CN CN201610818553.7A patent/CN106435440B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1603450A (zh) * | 2004-11-02 | 2005-04-06 | 江苏大学 | 钛合金表面耐磨涂层的火焰喷焊工艺方法 |
CN104831226A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-08-12 | 吉林大学 | 等离子喷焊气固反应原位生成氮化物增强耐磨层及工艺 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106435440A (zh) | 2017-02-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Miguel et al. | Tribological study of NiCrBSi coating obtained by different processes | |
JP6377733B2 (ja) | 新規な粉末 | |
CN103290403B (zh) | 一种制备高含量wc增强合金粉末涂层的方法 | |
Rajeev et al. | Al-Si-Mn alloy coating on aluminum substrate using cold metal transfer (CMT) welding technique | |
CN102284786A (zh) | 铝合金表面复合高速钢耐磨层的制备方法 | |
More et al. | Resent research status on laser cladding as erosion resistance technique-an overview | |
CN101693996B (zh) | 一种WC-FeNiCr超硬无磁涂层复合材料及其制备方法 | |
CN104195362B (zh) | 一种高硼耐磨蚀合金制备方法 | |
Nazari et al. | A novel Ti-Fe composite coating deposited using laser cladding of low cost recycled nano-crystalline titanium powder | |
US9988701B2 (en) | Method for coating a substrate with a spray material and functional layer achievable with this method | |
CN101403085A (zh) | 一种WC-FeNiCr超硬无磁涂层复合材料及其制备方法 | |
JP2008144272A (ja) | 環境に優しい耐摩耗性の炭化物コーティング | |
JP6804982B2 (ja) | 炭化チタンを含むオーバーレイを調製する方法、及び組成物 | |
CN107810290A (zh) | 用于为气缸曲轴箱的气缸工作面涂层的方法、具有被涂层的气缸工作面的气缸曲轴箱以及发动机 | |
Lakshminarayanan et al. | Feasibility of surface-coated friction stir welding tools to join AISI 304 grade austenitic stainless steel | |
CN101532121B (zh) | 一种金属表面电弧喷熔加工工艺 | |
CN101691659A (zh) | 钢材热轧输送辊涂层材料及其制备方法 | |
Zhan et al. | Effect of substrate surface texture shapes on the adhesion of plasma-sprayed Ni-based coatings | |
CN104308390B (zh) | 原位合成wc颗粒增强铁基复合涂层的药芯焊丝及制备方法 | |
CN106435440B (zh) | 在钛合金表面等离子喷熔铁基或钴基耐磨合金层的方法 | |
WO2013113853A1 (en) | Method of laser cladding a rotation symmetric steel rolling mill with two layers; corresponding roll mill roll | |
Konovalov et al. | Metallographic examination of forming improved mechanical properties via surfacing of steel HARDOX 450 with flux cored wire | |
CN114855053B (zh) | 一种液压支架油缸内壁修复用合金粉末及激光熔覆方法 | |
Kilinc et al. | Wear behavior of the surface alloyed AISI 1020 steel with Fe-Nb-B by TIG welding technique | |
Kellai et al. | Microstructural and mechanical properties of welding and thermal spraying coatings on ductile cast iron |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |