TW200410B - - Google Patents

Description

___ Λ 6----11^_ 五、發明説明（) 欲切之领|+步及在使用中通常㈣機械㈣的工常製品， 諸如粉碎機_板，以長這㈣品使料命的方法。 經沭部屮央標準局CX工消ΪΪ-合作社印^ i明膂景 在"U界上的各個工業部門許多機械裝览在其正常的 使用過6巾《到由魏、職和/或舰狀的座損作 用。工業界«了極大的㈣，對在不起化學作用和賴 I生工作壤龙下，由於遇度磨損而過早報廣的元件進行聲换 。許多元件如果用校硬的付料製造，其使用壽命可 以長些’但是，這樣的做法卻㈣，由於花㈣高而受到 阻礙’這是因爲㈣的高低正是成功與失敗之間之區別所 在。 許多方法都可以用於在工業元件上施用表面硬化或喷 鍍耐腐蝕和麽損的材料。最老的已知方法是擴散處理、氮 化和破化鐵基材料。使用這楳扶術的缺點是，這樣的技術 需對元件進行外溫。對元件進行升溫除去與能量和操作時 間相伴隨的高花费外，通可能引起元件的尺寸突化和機械 性能的损失，使得元件不遒於使用，並且/或在表面處理 後，遺需要一個進一步的處理程序，以及一個隨後進行清 理程序。 •f镀，邋常用於產生硬的鉻或鎳鍍層。它涉及將欲常 镀的元件清理到很高的潔淨程序，il需使用有毒的溶液。 再這樣的溶液當以保證環境安全的方式處狸時，需花费很 本紙ft尺度遑和中《国家標毕（CNS)〒4規格（210x2974·»：) (請先閲請背而之注意事項再碼筠木頁) 裝· 訂· 線· 200410 Λ 6 Η 6 五 發明説明（) 高的费用。 化學和物理的蒸氣塗層附著需要很高的投資，很高的 加工费用，立且只限於很薄的塗層和小元件。在可以用於 不受元件尺寸和塗·層厚汉限制、對元件進行喷塗的热喷塗 方法中，火焰喷堂經常生成一種帶有氣化物染货的多孔塗· 常聚呀塗，特別是如果在一個其空或大氛室中進行， 符會產生一層致密均勾的塗層，但其费用昂骨，因此在使 用上受到了限制。 高速爆塗搶可以在基體上喷塗致密的陶瓷塗層，但這 樣的設備、餵料粉末和加工遇程都是非常序贵的。 使用情性氟髋的t孤喷塗可以產生玖密均勻的塗層， 這種塗層可以很妨地粘結到各種基®材料上。不需高伶火 焰的電孤噴塗氮化鈦與高热量輸出、能夠破壞或改雙基體 衬料的t裝和火焰噴塗工藝相比，是一種冷嘴·塗工银。益 且，它的設備投資、操作费用比f聚高迷噴塗方法的一半 還少，比化學蒸氣附著法的小大约一個敦量級。在本發明 揭露的電孤喷·金氮化鈦型塗層的工私中，欲嗜塗表面除了 喷砂外，不需作任何特別的準備。 (諳先閲讀背而之注意事項Λ蜞窍本頁) 裝. 線· 經濟部中央標準局貝Η消费合作杜印31 發明之缺.結 對於一個在使用中通常受到磨蝕、利蝕和/或腐蚀作 用的元件，爲了延長其府損毒命，可以通過電紙热噴塗工 趙•，用氮氣作爲推進（露化）氣骶、用鈦金屬線 作爲進料材 本紙張尺度逍用中a面家《半(CNS) ΤΜ規格(210x297公龙) Μ 200410 五、發明説明（) 料，在該元件上噴塗一層氮化鈦塗層。並且，由—條已預 氮化處理過的鈦線所產生的塗層在硬度和耐磨方面都超過 如果使用未預氮化處理的鈦線對基體進行嘴塗而得到的塗 層。 本發明包括偻用兩種不同的金屬線材進行氮氣電故嘴 塗所得到的塗層，但這兩種金屬線材中至少有—種是欽金 屬線。在第一種線是選自鐵金屬、妖除外的非鐵金屬、非 鐵金屬合金、陶瓷、金屬間化合物、諸如蕊線的特殊輝線 以及它們的組合物的一切情況下，鈦線不一定要預氮化。 在鈦線不是預氮化的情況下，這有利於退火或加熱處理原 沉積的塗層在氮氟中冷卻以增加塗層中的Ti χΝ相〇 塗於基質上的複合塗層包括金屬、陶变、破、石.墨、 塑料和破/石墨複合物，以上説的只作爲説明。 圖示之簡蕈説明 囷1示意地表示了一個用於實施本發明工巷、對受磨 損作用的元件進行噴塗的典嗤的電豕嘴塗裝置。 阖2是一幅金相照片，表示鈦線在處理前的金相結構 Ο 阖3是一幅金相照片，表示鈦線在預氮化處理後的金 相結構。 發明之詳細祝明 對於一個在使用中通常受到機械磨損作用的元件，増 本紙張尺度边用中Β國家炫毕(CNS)T4規怙(210x297公 (請先閲請背而之注意事項再项寫本頁) 裝. 線· 經洧部中央標準局β工消斤合作杜印31 200410

五、發明説明（） 經濟部屮央櫺準而β工消赀合作社印51 加其使用壽命’可以爲製造者和使用者節省相當大的费用 。例如，在對詩如_、塑料等這類材料進行粉碎，用於 再轉變成化合物的遇程中，如果料聲粉碎機（例如經式 粉碎機)中用於篩分物料的篩板的使用壽命延長一倍，將 會得到重大的效益。 増加工業元件耐磨能力的一種方法是，在元件受磨 捐的表面喷塗一層氮化鈦塗層。巳經發現，如果電孤噴塗 工藝用於喷塗這樣的塗層，並且用高純度的氮氣代替空氟 作爲推進氣體，那麼，鈦線熔融後，鈦便在電孤喷塗裝置 和將要喷塗上一層氮化鈦塗層的基體之間氮化，同時只受 到微弱的氧化作用。這種電孤噴塗工蕃可以在沒有氣氛室 或加熱埴或隨後氮化塗層的情況下使用。如果鈦線在放入 電孤喷塗裝置之前受到氮化處理，可以得到一個具有特殊 效杲的塗層。 氮氣作爲推進（霧化）氣體，在電孤熱喷塗過程的飛行 中與脱離鈦給料線尖端的鈦熔滴反應，生成氮化鈦化合物 。當熔融的鈦滴落到正在塗復的元件表面時固化，形成一 層硬的氮化鈦基塗層，從而防止元件磨損和腐蝕。 利用氮氟作爲一種推進氣體，進行氮化鈦塗層的電孤 喷塗與通遇電象、高速燃燒噴塗技術以及化學蒸汽附著、 物理蒸汽附著技術進行的噴塗相比，成本低廉。此外，氮 化鈦及氧化鈦與許多比鈦金屬更稠密，例如與通常用於硬 化表面技術中使用的鉻、鎳、磷相比，是無毒的，因此， 這樣的塗層適合在食品，化妝品加工設備中使用〇另外， 本紙張尺度边用中《8家楳毕(CNS)lM規格(2丨0><297公龙) (請先間讀背而之注意事項νφ璜寫本頁) 裝- 線· 五、發明説明（） 電氣嘴塗只需花费數分錢，而非其它工藝的教小時，不產 生有毒的副產品’並且這種工藝只需很少的投資。 捨12 正如® 1所示的那樣，電氣嘴塗裝置1〇包括一個料 -個控制台16和〜個由金屬線卷 苘18和2〇分别標示的金屬線進給裝置。電孤嘴塗搶ιζ包栝 兩套進给報22、μ，以分別使金屬線％、a進給穿遇常承 噴塗搶12，到達嗜嘴端3〇，在此，由於不同極性的常流（ 例如，如圏所示)’在金屬線26和28之間產生—個電菸。 當金展線由於電孤的作用炫融時，詞氣氣在搶Μ上按照 箭頭32所示的方向進入電孤區。氣氣在到達喷嘴3〇處時， W起培融替4碎裂而進人成_流中。的氣氣除了 使堵融的金屬霧化外，還支承電紙，推進霧化了的金屬（ 嘴塗流）移向-個基體34，鍺如—個一般經式粉碎機的筛 板34。霧化的鈦在隨氪氣氟流飛行的遇程中，與氮氣反應 ’生成一種氮化鈇化合物。 基體34可以垂直或水平地彀置，並且，基體％或者是 電孤搶I2可以搌動，以便在電極的全部長度上喷塗一層均 句的塗層。 經濟部中央標準局β工消伢合作社印製 金属線進料器I·8和2〇也可以包括一對輥子36、38，以 幫助金屬線從卷筒進給到搶I2中。在搶中的進給輥子對 金屬線的進給可以是推或拉或二者相結合，以使金屬線移 動並穿遇電豕搶I2。 研究發現，雖然使用鈦線和氮氣通遇電孤熱喷塗工藝 在基體上喷塗一層普通的氮化鈦塗層可以得到增加了耐磨 本紙張尺度逍用中BS家標準(CNS)^^規 2〇〇ϋ〇 Λ 6 It 6 經濟部屮央標準局CX工消许合作杜印焚 五、發明説明（) 性的塗層’但如果對所使用的鈦線進行預處理，以增加其 氮的含量，那麼所得到的塗層更硬，進一步増加了元件的 使用壽命。 對妖線進行賴處理是因爲已經發現，1^嘴塗的ΤίχΝ•塗 層既缺乏氣元素（N)又易於飛行氧化。此外遣有兩個原因： (1) 製造廠所提供的Ti線穿逷電弧喷搶管的進給是有困難 的’而在Ti線上的氮化層能夠減小以線的進給摩擦阻力； (2) 電取喷塗的ΤίχΝ在喷塗之後的氮氣退火也許並非總能 進行’因爲某些基體對升溫比較敏感，並且/或在以Ν塗 層和基體的熱膨脹率之間可能存在過大的不匹配，而這樣 的不匹配會損壞塗層，例如在s t _鋼基上的τ丨ν塗層就是 這樣。 對鈦線進行預處理的試驗包括選擇鈦線的退火條件、 測試使用退火的鈦線的喷塗能力和測定用退夂的鈇線所嗜 塗的塗層。下述的表1表明鈦線的退火條件選择的遇程， 表中表明第三號退火試驗是最位的、可用的。在\氣氛中 退火並且最初爲”硬"和，，軟"状態的妖線橫截面上的不同的 顯橄硬度（例如269比15〇維氏硖度）表明，在氮氣氣氛中退 火叮以在高於1000°C的溫度卞進行。表2表明，由於我們 1000。〇的\氟氛中退火，使得缺線中°及收了 8倍的[N]。 本紙5良尺度逍用中B國家4?毕(〇^)肀<1規格(210x297公；tt) (請先IVJ請背而之注意事項孙堝寫本頁) 裝· 訂· 線 8 - 00410 五、發明説明（ Λ 6 II 6 I__L 用於選擇^退火條件的試驗 J和W帶式加熱爐，在加熱區處理25-29分鐘 ，乾燥室氣體 試驗編號 條件 目 的 結果 #1 ν2-1〇% Η2 用^削弱鈦線上 硬的和軟的鈥 .在（@)1〇〇〇0C 的氣化鈦薄膜， 線全部變脆， 使^加速擴散進 鈦線已不叮能 鈦線 變形 #2 \-純 防止所觀測的鈥 兩種（H/s/鈦 在 800〇C 線脆化 線的顏色和機 械性能都沒有 改變 #3 n2-純 増加Ti的氮化活 兩種（Η/s)鈦線 在 1000。。 性，但放棄《2活 都姜黃色（TiN色） 化Ti線的表面 ，在鈦線上有一 層薄而均勻、光 滑的氮化物 (請先閲誚背而之注意事項再埙寫本頁) 裝- 訂· 線- 經濟部屮央榣準而β工消贤合作杜印3i H/S，即"硬”和"軟"Ti線，是兩種不同型號、全部試驗都 使用的、由製造廠提供的進給材料，二者都是純鈦，其 不同的硬度是由於鈦線製造廠抽絲工藝結束時的退火溫 度不同產生的。 -9 - 本紙尺度边用中a S家诈準（CHS) T 4規格（210x297公放） 200410 Λ 6 η 6 五、發明説明（) 表—^ 在製造廠提供的和受n2處理遇的以（軟）線中的氮含量

J和W帶式加熱爐，在加熱區處理25_29分鐘，N2-純在10001C 經濟部屮央榀準局E3；工消设合作杜印!«. 製造廒提供的 〃2處理過的 91 wppm 79〇 wppm 最初的噴塗能力試驗表明，儘管在氮化處理的鈦線上 有一層黃色氮化退火後（氮化處理）表層，但這樣的鈦線仍 然可以像未氪化處理的（製造廠提供的）鈦線一樣熔融、霧 化和噴塗。另外，使用連續用氮氣氛退火的"軟"金屬線進 行的試驗表明，這種黃色氮化退火後的表層實際上使鈦線 平滑地進入電孤搶，這在噴塗過程中極大地改善了電孤的 稿定性。 使用\氣氛退火的鈦綠噴塗的Ti/塗層▼以與先前使 用未n2氟氛退火的飲線而得到的和/或嘴塗後\氣氛退火 而得到的塗層相比。這種新塗層的外表、表面粗趟度、自 黏結能力、對基體的附著能力（弩曲轼驗）都和過去嘴塗的 塗層的情況一樣。然而，努氏顯微硬度的測量結果揭示了 這兩種塗層之間的巨大差別。在"硬"鈦線的情況下，使用 \氟氛退火的鈇線所噴塗的塗層，其硬度和通過嘴塗基本 純的鈦、並隨後通過喷塗後n2氟氛中退火所得的塗層的— 樣。而這兩種塗層的硬度都比使用未氮化處理的鈇線在沒 -10 - (請先間讀背而之注意事項#埙荇本頁) 裝- 訂· 線· 本紙张尺度边用中Η B家標孕（CNS)T4规»Μ210χ2ί)7公度> 200410 Λ 6 η 6 五、發明説明（ 經濟部屮央梂準局ex工消作合作杜印奴 有噴塗後n2氣氛退火的情況下所得到的塗層的高得多。使 用N2氟氛退火的"軟"妖線所得到的τ;1χΝ塗層的硬度與不錄 鋼和破銅基體的相比，是最高的。該塗層比不銹鋼硬6 3 倍，比碳鋼硬9倍。 已經發現鈦線在Ν氟氛下進行預處理，增加了 Ti ν塗 X主 層的氮含量，改善了氮化的化學配比（降低了 X)，因此改 善了 TlxN塗層的硬度。儘管如此，増加氣含量並不會減小 Ti/塗層的自黏結能力。 這種新塗層的顯微硬度至少相似於噴塗後退火處理的 塗層’這就使得噴塗後的元件沒有必要再進行退火處理。 反過來說，鈦線在\氣氛下的預處理和噴塗後塗層^氣氛 的退火處理吁以作爲塗層硬度控制的兩種獨立的方式。另 外，這種金屬鈦線的預處理降低了鈦線在電紙搶管中的摩 擦阻力，改善了電弧的穩定性。 對於鈦線，在純度等級上沒有任何的特殊要求或规格 ’即對於Fe、V等沒有專門的要求，任何工業純度、即非 合金的妖線都可以使用。一般來説，工業純度的鈇線應鼓 有不超過100 ppm的氪（按重量計）。另外，對於鈦的任何 物理條件，例如，軟、硬或半硬，都是可以接受的。· 圖2是一種典嗤鈦線在預氮化處理前的金相照月。 對鈦線的預氮化處理應該給出下述特做： (a) 在處理過的鈦線上生成一層金色的膜， (b) 使氮的含量増高，例如高於5〇〇ρρπι(重量百分率） 本紙張尺度边用中SH家標毕（CNS)T4規tM210x297公Α) (請先閲請背而之注意事項孙碣寫本頁) 裝· 線 11 200110 Λ Γ» η 6 經 濟 部 屮 央 準 局 工 消 合 4- 杜 印 五、發明説明（) (c)處理後的鈦線蕊部應當保持金屬狀態，以便保持 鈦線的柔韌性，這種柔軔性是從卷茼處供給電孤搶鈦線所 要求的。因此，這就意味著在鈦線中，氮含量的上限是 2〇*(按重量百分比）〇 如圖3所示，預處理遇的（退火處理過的）鈦線的金相 結構從表面到蕊部應當顯現出與從表面到蕙部的硬度（維 氏硬度〉級别相應的粗圓顆粒的生長。 根據本發明的一個方面，主要由氮化鈦構成的均勾对 磨、耐腐蝕的塗層可以喷塗在各種基雜材料上。這樣的塗 層是使用直徂爲〇.〇62或〇·〇3〇英寸並按上述方式進行預處 理的鈥線以及用氮氟作爲推進（霧化）氣體，通遇電孤嗔塗 工藝進行喷塗的。在此，氮氣取代高潔淨的空氟作爲推進 氣體叮以使鈦進一步氮化並減少氧化作用。在本發明中， 兩卷鈦線以-忮定的速度分別餵入電孤嘴搶1£，在電孤嘴 搶I2中’这兩卷妖線之間在熱差爲28_^8伏特、電流爲 1〇〇-4〇〇安培的條件下放出電孤。另外，其中一卷鈦綠可 以和另一種用於ΤΐχΝ合金或假合金構成塗層的嘴塗材料一 起餵入電孤喷搶。所説的另一種喷塗付料可以包括硬的 Fe、Cr、Ni、Μ〇、和W合金及化合物，以及軟的、起黏結 作用的非鐵金屬及合金。由同時使用飫線和非鈦線所生成 的塗層雖然硬度较低，但有很高的抗冲擊性。在本發明中 ’所要求㈣塗餅仍崎;対的贱氣流的 表壓爲3〇-13〇磅/吋2，熔融的線尖端和熔滴與氮氣反應， 在基體34上形成氣化妖塗層；基體和嘴塗搶之間的跟離爲 -12 - 本紙張尺度边用中a國家榣爭(CN5) ^4規格(210父297公|) 〜------ (請先閲讀背而之注意事項洱蜞寫本頁) 裝- 線. 00410 ί>κ. A 6 Π 6 五、發明説明（) 3-8英吋；基體在喷塗之前進行噴砂處理，以便増加塗層 和基體之間的機械黏結強度；塗層本身的厚度可以爲 0.001英吋至數英吋。 本發明的另一個方面涉及用於各種基質或物品的磨損 如腐蝕防護的TixN基陶瓷或金屬基體複合塗層。在按照本 發明製備複合塗層程中，爲獲得純粹Ti/塗層而進行的金 屬線預氮化和/或原沉積塗層氮化可加以採用，但不一定 要如此。原沉積塗層中ΤίχΝ成分的存在，使得同在金屬、 陶变、塑料和破/石墨上沉積相比，有改善的耐磨损和腐 蚀的塗層。 爲證實本發明複合塗層的有效性，進行了許多實驗。 金屬線的組合和用於沉積塗層的操作參數以及原沉積 塗層的描述列於表3中。 (請先IV.]讀背而之注意事項洱塡窍本頁) 裝- 訂. 線. 經濟部屮央標準而ΚΧ工消赀合作社印製 本紙尺度边用中a »家樣準（CNS)<fM規格（210X297公龙） 13 00410 五、發明説明（ 表 3 Λ 6 Π 6 用於眚施例1 - 5中所提供塗層的材料和啻孤啧％條件 進給材 簋 菊孚線 1 哈斯特合金 正導線 塗層材料 描述 沉積塗層的 預期組成— 同员導線金屬合金 Ni-28 Mo-2 Fe. B-2 導線 1 Co-1 Cr-1 Μη(重量*) 2 預氮化鈦線哈斯特合金屬基體 5〇%(摩爾）ΤίχΜ 金B-2導線複合材料和5<n(摩爾）哈 斯特合金B-2 霧化 氣體 N2 (請先閱讀背而之注意|項#項寫本頁)

經濟部屮央梂準局A工消Λ··合作社印M 3 預氮化鈦線 同员導線 陶变 Til .7N 4 預氮化鈦線 同I導線 陶变 Til .7N + 氧化物 5 鈦線（未預 同员導線 陶变或金 Τί_χΝ，其中 χ<1.7 氮化） 屬陶瓷 6 Amtech公司 同员導線 無定形或 Fe-30Cr-l .5 Si- 蕊線：304不 微晶的金 2B(%重量） 銹鋼鞘和含 屬合金 Fe-50Cr-8B -3Si的合金粉 7 Amtech公司 同負導線 無定形或 Fe-30Cr-l .5Si- 蕊線：3〇4不 微晶的金 2B(*重量）+氧 銹鋼鞘和含 屬合金 化物 Fe-50Cr-8B -3Si的合金粉 N. 空氣 14 裝. 線， 本尺度边用中 200410 Λ Η 五、發明説明（ 3 (蜻） 給材料 簠 —jjy$. 正導線 描述 預期組成 8 鈦線（預氮 同6號中所 金屬基體 50*(摩爾）Ti N X 化〉 使用的蕊 複合材料 和5〇ν摩爾〉實 線 施例6的金屬 合金 9 鈦線 同6號中取 金屬基體 50*(摩爾〉Ti N X (预氮化） 使用的蕊 複合材料 和5〇*(摩爾）實 線 例6的金屬合金 +氧化物 10 Miller 同負導線 鐵素和/ Fe-22Cr-4Al Thermal公 或馬氏體 (*重量） 司的鐵鋁鉻 不銹鋼 合金線：Fe -22Cr-4Al u重量） 11 預氮化鈦 Miller 金屬基體 5CU(摩爾）ΤίχΝ 線 Thermal公 複合材料 和5(H(摩爾）鐵 司的鐵鋁鉻 鋁鉻不銹銅 霧化 氩體 N2 N. (請先間請背而之注意事項本頁) 經濟部屮央梂準局A工消"合作杜印製 合金線：Fe -22Cr-4Al G重量） 15 本紙狀度4«1中8 B郎糾⑽腿(21〇X2<·^公放) ^00410 Λ 6 It 6 經濟部屮央榀準"JA工消"合作社印51 --- 進給材枓 塗層材料 沉積塗層的 霧化 Ml 贺導線 正漆線 描述 預期組成 氧體 12 Alcan ,Int. 同负導線 金屬基體 A1-10% (體積） 空氣 公事的A1 -10* 複合材料 A12°3 (體積）ai2〇3 複合導線 13 同上 同上 同上 同上 N2 14 預氮化鈦線 A1-10%(體 金屬基體 5CU(摩爾）Τ、Ν, N2 積）a12〇3 複合材料 45*(摩爾）A1和 複合導線’ 5* (摩爾）Al2〇3 Alcan ,Int. 公司 15 預氮化鈦線 A1-10%(體 金屬基體 50*(摩爾）Ti N, X 空氣 積）Al2〇3 複合材料 45%(摩爾）A1和 複合導線， 5* (摩爾）Al2〇3 Alcan ,Int. +氧化物 公司 16 鈦線（未預 A1-10 “體 金屬基體 50*(摩爾）Τ、Ν, N2 氮化） 積）Al2〇3 複合材料 摩爾）A1和 複合導線， 5* (摩爾）Al2〇3 Alcan , Int. 公司 -16 - (請先間讀背而之注意事項νφ塡寫本頁) 本紙i fc尺度14 Λ1中B B家ti 〇1 S) T彳賴(210 x 2 9 ^公⑴ 200410

經济部屮央標準局C3：工消费合作社印M 五、 發明説明 () 表3 (蜻） 號 氣體® 喷吸類型 電流 閉路 噴塗枪 其它噴塗 所噴塗 壓（磅 英叶2)_ 和喷塗搶 ic (安培） 電壓 間袓 條件+ 層厚度 類塑 (伏） (英吋） 1 85 土 10 3/8"内徂 150 土 30 40 土 5 5.〇土05 噴塗搶在 >0.020 ±1/8"内桎 該部件上 的移動速 度：300英 对/分鐘 2 85 士 10 同上 150 士 30 40 ±5 5.0±0.5 同上 同上 3 95 ± 10 同上 180 + 30 36±5 6.0 土 〇 · 5 同上 同上 4 95 ± 10 同上 180 + 30 36±5 6 _ 0 ± 0 _ 5 同上 同上 5 95±10 同上 180 士 30 36 ± 5 6.0±0.5 同上 同上 6 60±10 同上 180±30 36±5 5.0±0.5 同上 同上 7 60 土 10 同上 180 土 30 36±5 5.0土0.5 同上 同上 8 85 士 10 同上 150 土 30 86 士 5 5 · 0 土 0.5 同上 同上 9 85±10 同上 150 + 30 86 ± 5 5.0 + 0.5 同上 同上 10 60±10 同上 180 土 30 31±5 6.0±0.5 同上 同上 11 85±10 同上 150 土 30 3 6 土 5 5.0±0.5 同上 同上 12 80±10 同上 180 ± 20 36 ± 5 6.0±0.5 同上 同上 13 80 土 10 同上 18〇±20 36 土 5 5.0 土 0.5 同上 同上 14 80 士 10 同上 180 士 20 36±5 5 · 0 土 〇 . 5 同上 同上 15 80±10 同上 180±20 36 ± 5 5 · 0 土 0.5 同上 同上 16 80±10 同上 180 ± 20 36 土 5 5 · 0 ± 〇 5 同上 同上 (請先閲讀背而之注意事項洱项窍本頁) -17 - 裝- 訂· 本紙张疋度通州中a S家樣準(CNS)甲4規怙(21(1x297公Λ) A 6 η 6 經濟部屮央標準局：工消伢合作社印製 五、發明説明（) 8 8 30型電孤嗜塗搶是由TAFA公司（Bow,N.Η.)製造的。 註：在所有提供的實施例中，進給導線直徑均爲1/16英吋 。其它f和或正導線直徑也叮以使用0哈斯特合金係 指哈斯特耐独錄基合金。鐵銘路合金係指鐵銘絡崎蚀 耐熱合金。 以下以實施例和表的形式列舉的是這些實驗的結果。 實施例1 在一個迷續化學蒸氣沉積（CVD)生產工藝中，經歷著 高磨捐速率和頻繁的生產停頓，其中由Haynes國際公司供 應的整體哈騎合仏叫在高溫（WU下 容易同時受到si〇2粉末磨捐和HC1腐蝕。 按照本發明產生了一種複合添 "•層，並沉積於這些輥苘 上’從而解決了這個磨損—腐蝕問 1题。塗層選擇分兩步進 行。首先’測試各種耐HC1腐蝕的付料 表3中。顯而易見，用賴化妖線、:度，結果列於 的，其次是含有哈斯特合金Β.2#τ. ’ TlxN塗層是最硬 的複合塗層。後者是按照本”通=(預m綠）成分 氣化妖線的同時^.電Μ塗產生的合斯特合金B-2和預 在第二步中，進行耐腐蝕性 。發現哈斯特合金B—2塗層是最耐魅結果列於表4中 特合金B-2/TixN(預氮化導線〉其次的，複合塗層哈斯 鉻耐腐蝕不銹鋼則比其遜色一佃 而用作對照的一種 量級。這一結果表明 ~ 18 . 種高 (請先間讀背而之注意事項#项寫本頁) 裝· 訂· 線- --明家楳準(CNS)T4規tM21〇x297公婕) *001 Λ 6 Η 6 五、發明説明（) B-2含量越離，腐蝕速率越低。 综合來看，表4和5中所列舉的結果表明，哈斯特合 金Β-2/Τ:ίχΝ(預氮化導線）塗層提供了硬度、耐磨損性能和 耐HCI腐蝕性能（沒有測試未氮化的TixN/B-2)的最佳平衡 。現場試驗和生產運行證實了，與未塗復的C-22輥苘或純 粹B-2塗層相比，上述塗層具有預期的優越性。 i_4_ 在加工面上的硬度（表面的）* 重__層：： 硬度* 哈斯特合金B-2電孤喷塗塗層 28 用預氮化鈦線電孤喷塗的哈斯特合金8-2/^/複合塗層 55 用預氮化鈦線電孤喷塗的Ti/陶瓷塗層 60 用未預氮化鈦線電孤喷塗的Ti/陶变塗層 53 哈斯特合金C-22輥茼，鍛造的，無塗層的 24 *洛氏（R〇CKWELL)30N級硬度計（SCALE) (請先閲ΐ/ί背而之注意亊項再填寫本頁) 裝- 訂_ 線. 經濟部屮央櫺準而貝工消fi·合作杜印¾. 本紙張尺度边用中a國家桴規«5(210父297公釐）

1:00410 五、發明説明 Μ,___ 在含有2*HC1的超聲攪拌水槽中 5. 5小時腐蝕試驗期間的重量損失 塗層材料: 重量損失（* ) 哈斯特合金B-2電孤嘴塗塗層 0.0M 用預氮化鈦線電艮喷塗的哈斯特合金B-2/Ti川複合塗層0.36* Fe-30* Cr-Si-B鋼電豕嘴塗的對照塗層 3.50* 宥施例2 通過在磺破基質上電策嘖塗製備一套樣品，用乾-砂 /橡膠轉ASTM G65-Practice D步驟，在原嘴塗（未磨損）狀 況下測試三體磨蝕耐受能力。表6列出了塗層、磨蝕體積 損失以及它們的表面硬度。 (請先閲讀背而之注意事項#塡¾木頁) 裝- 訂_ 線.

經濟部屮央橾準局C3：工消费合作社印M 卜紙》尺度遑用中β Η家標準(CNS) T4規格（210x297公龙） 20 - 200410 A 6 Ιϊ 6 五、發明説明（ 表 6 常孤喷塗塗層*对磨蚀性能和硬度

ASTM G65- Practice D,10磅员荷 進給導線 喷塗氣體 體積損失 表面硬, (極性） (厘米2) 鈦線，未預氮化 N2 0.2134 52.4 鈦線，預氮化 N2 0.1901 54.4 Fe-22Cr-4Al 鋼線 N2 0.0570 19.8 預氮化鈦線（負） N2 0.0354 4A.0 以Fe-22Cr-4Al爲第二導線（正） -kic *所喷塗的粗塗層表面 (ROCKWELL ) 3 ON tf SCALE (請先閲請背而之注意事項再填寫本頁) 經濟部屮央標準局员工消奸合作社印魟 這些結果表明，在乾-砂/橡膠-轉磨蝕試驗和面硬度 測量的情況下，Ti/塗層的脆性影響其性能，預氮化只給 出微弱的改善，需在塗層中摻入另一種金屬黏合剤。當選 擇Fe-22Cr_4Al不銹鋼塗層作爲硬ΤΪ_χΝ顆粒的膠或基體時， 耐磨蝕性能有顯著改善，儘管複合塗層的表面硬度比預氮 化或未預氮化TixN塗層的表面硬度低。在對先用一種氧’化 銘轉磨過的塗層樣品進行ASTM G65-Practice A測試時， 觀察到其它金屬黏合則的類似影響（見表7 )。 21 本紙張尺度边用中困Η家烊準（CNS)T4規格（21(1x297公龙） 200410 Λ 6 Β 6 五、發明説明（) A____Z_ f孤啧塗塗層*耐磨蝕性能和硬度 ASTM G65-Practice A, 30榜気荷 進給導線 (極性） 鈦綠，未預氪化 鈦線，預氮化 鈦線，預氮化 AMTECH公司蕊線 AMTECH公司蕊線 (正）和鈦線 (员），預氮化 AMTECH公司蕊線 AMTECH公司蕊線 (正）和鈦線 (贸），預氮化 Alcan 公司 A1 喷塗 氣體 N2 N2 空氣 N. 2 空氣 空氣 體積損失 (厘米3) 0.4054-0.4423 0.2346-0.2559 0.5402-0.5917 0.1318-0.1440 0.0555-0.0674 0.1490-0.1628 0.0641-0.0700 0.5689-0.6400 表面硬度** 53.4土3.4 59·6土4·0 53.0土 3·7 71.8士1.8 6 3.8 + 3.6 70.6土1.1 64.8土5.7 (請先閱讀背而之注意事項洱填寫本頁) 裝· 訂- 線. ίο* ai2〇3線 經濟部屮央梂準/-JKX工消t合作杜印製

Alcan 公司 A1 -icn ai2〇3線 (正）和鈦線（負） ，預氮化 0.2043-0.2806 在量程以下 (在HR 30T刻 度上爲6.4) 14.5 + 2.5 22 本紙张尺度边用中B國家炫準（CNS) T4規IM210X297公釐） ^00410 Λ 6 Π 6 五、發明説明（） .Alcan 公司 A1 空氣 0.5800-0.6796 -10% ai2〇3線

Alcan 公司 A1 在量程以下 (在HR 30T刻 度上爲1.8) 空氟 0.2438-0.2653 14.0±3.4 -10* ai2〇3線 (正）和鈦線（負），預氮化 *氣化鋁轉磨過的塗層表面 **洛氏（ROCKWELL) 30N級硬度計（SCALE) (請先閱讀背而之注意亊項再填寫本頁) 經濟部屮央標準而β工消"合作社印製 在耐磨損試驗的下一步 試驗裝置設置如下： -喷嘴直徑 -喷射間跟 -沖擊角 -n2载氣源壓力 -測試溫度 -侵独介質 -侵蚀介質流率 -侵蝕速率量度 一台沖擊式ai2〇3顆粒喷射侵蝕 0.046厘米 1.52厘米 22.5。 220 X 103帕（表壓） 室溫 5〇微米、帶尖角的Al2〇3顆粒 1.6克/分鐘 侵蝕穴深度，微米/分鐘 侵蝕試驗是對與以前相同的塗層並使用相同的狀態即原嘴 塗的和粗糙的（未磨過的）表面進行的。表8列出侵蝕速率 結果。 23 本紙51c尺度边用中Η圉家標^MCNS) TM規tS(2Hlx297公釐） 200410 A 6 Π 6 五、發明説明 i__8 使用下列進給導線的n2-電孤喷塗塗層 的侵蝕速率：侵蝕速度用微米/分鐘灰示 鈦線 鈦線 未預氮化 預氮化的 鋼線 预氮化鈦線 (Fe-22Cr-4A1) 和Fe-22Cr-4A1 ________ 第二導線 >132 . >132 . 13.0 10.7 侵蝕試驗結果類似於磨蝕試驗結果，這與一種更具延 性的金屬黏合剤對硬而脆的TixN塗層顆粒的作用有關。由 於侵蝕喷射試驗對塗層脆性較靈敏而對它的硬度不太靈敏 ，所以，預氮化和未預氮化的鈦線塗層之間的差別變得可 忽略不計，而且只有當鈦線與第二金屬線一起同時用\喷 塗時，本發明的償值才是清楚的。 (請先間讀背而之注意事項洱蜞寫本頁) 經濟部屮央#準局A工消#合作社印製 宥施例3 廣泛使用的，破鋼部件電流腐蝕防護的電孤喷塗鋁塗 層，困擾於當接觸到移動的顆粒、漿料、高速水體等時县 現快速磨損的趨勢。通過產生複合塗層可以達到改善的鋁 塗層耐磨損能力，所述塗層包含一種含有硬而情性的陶变 顆粒的、能防護電流腐蝕而軟的鋁金屬基體。 對含A1-1CH(體積）Α12〇3塗層進行了試驗，但所形成 的複合塗層雖然優於純鋁，卻仍然比其用以塗復的破鋼基 -24 - 本紙张尺度边用中a困家標準（CNS)T4規格（2丨0x297公*) Λ β |{ 6 五、發明説明（) 質遺軟。使用按照本發明的n2-電孤噴塗技術，通遇把 Ti/顆粒摻入ai-ai2〇3複合塗層中，解決了硬度塗復問題 ，如表9中列出的數據所示。 A__9, 在80磅/英吋2表壓，2〇〇安培熔融速率和6英吋 啃塗槍間跟喷塗的雷流腐蝕防護塗層的硬度 塗層 材料 喷塗氟體 表面硬度 A1-10% A12°3 空氣 43.0 A1 -10% A12°3 N2 45.6 A1-10% ai2〇3線與預氮化鈦線一起 N2 77.2 破鋼板 ，硬條件對照樣品 N/A 75.0 * 洛氏（ROCKWELL) 15T 級硬度計（SCALE) ΤίχΝ改性的Α1-Α12〇3塗層的電流腐蝕防護是用一個簡 單的暴露試驗檢查的，結果列於表1 0中。 (請先閲讀背而之注意事項再填¾本頁) 裝· 訂_ 線- 經濟部屮央標準局KX工消1V合作社印¾. 本紙張尺度边用中8»家標準(CNS)甲4規tM2ldx297公*) -25 - 200410 Λ 6 Π 6 五、發明説明

A 經 部 屮 央 率 Λ 工 消 合 作 社 印 腐蚀试驗樣品知待{牛 樣品1:無塗層破鋼板，鍛製狀態 樣品2: 一面塗鋁的破鋼板 樣品3: —面塗A1_A1203複合衬料的破鋼板 樣品4: 一面塗TixN-Al-A12〇3複合材料的破鈉板 第一暴家步驟：在|夕法尼亞_雷克斯勒鎮水中硬… ，然後刷掉腐蝕殘留物作樣品。 第一暴露步鵰：在盈水（。.^克/⑽毫升）中浸lg天，然孩 刷掉腐独殘留物。 第三暴露步驟：在跡（1.。〇先/4Q毫升）中浸23天，然後 刷掉腐蝕殘留物。 在最後的暴露步驟結束時，檢査樣品和腐蚀介質。 有在樣Μ即無塗層的情況下’置水才是黑的並含有鐵绣 懸浮物。這_品也被絲4鱗。有塗騎樣品在塗復 面上出現狀色㈣，而在無塗復面上出現紅椋色錄跡。 在樣品2和3㈣況下，試驗期f镇重量損失；然而，無塗 層樣品損失其原始重量的1.4“，且Τ、Ν.Α1_Α1Λ樣品损 失0.56 %(重量）。總而言之，樣品4的'~改性的硬複合 塗層，即使在靜止（即無雜）條件下，電流法保護破鋼基 質免於腐蝕的能力略有下降，但也仍然是令人滿意的。 26 (請先閲請背而之注意事項孙艰寫本頁) 裝· 只 線· 度逍用中《Β家烊毕(CHS)甲4規格(210x297公;Jt> 經濟部屮央檁準而ts：工消"合作社印51 Λ 6 Π 6 五、發明说明（） 前一實施例中所描述的TixN-A1_Al2〇3塗層在略橄不 同的條件下用N2嘴塗：降低炫融迷率（使用18安培代替2〇〇 安培），噴塗搶it咀與塗夜部件之間的設置跟離從6英吋滅 至5英吋。產生兩個樣品：一個採用預氮化鈦線和A1-1CH ai2〇3線，另一個採用未預氮化鈦線和αι-ίο* ai2〇3線。 這兩個樣品的硬度是用表11中提到的一台較高負荷（洛 氏（R〇ckwell)3〇N級硬度計（Scale))表面硬度測試儀測定 的。 裊 11

用^電孤喷塗的TixN-Al-Al2〇3 —複合塗層的奉面硬度HR3〇N 冷層材料 硬度範a* 預氮化鈦線和A1-1CU Al2〇3 12.2-17.0 未預氮化鈦線和Al-10* Al2〇3線 13.4-18.2 兩條Al-10% Al2〇3線 量程以下 * 洛氏（R〇CKWELL)30N 級硬度計（SCALE) 上述結果表明，在這些新的喷塗條件下，使用賴氣 化鈦線不一定能改善複合塗層硬度。更钽的敦置跟離，更 高的\霧化氣體與進給導線質量比，以及進给導線之一中 -27 - 本紙張尺度遑用中ββ家猱準(CNS)TM規格(210x297公龙) --- (請先閱讀背而之注意事項典蜞寫本頁) 裝- 線- 200410 Λ 6 It 6 五、發明説明（) Αΐ2〇3陶变顆粒的預先存在，使得不一定要使鈦線预氮化 才能得到最佳塗層硬度。 實施例5 通過使鈦進給導線預氪化和/或通過塗層迷同其基質 一起的\氟氛後退夂，吁以増加ΤίχΝ塗層的硬度。進行了 一個實驗，其中從預氮化鈦線的ν2_電孤喷塗產生的Ti Ν 塗層在25〇°C的純、氣氛下後退火η小時。塗層的硬度増 大了，這可用ΗχΝ塗層的氮含量進一步增加來解釋，如表 1 2中的數捸所示。 表 1上 斂顏微硬麽

Ti&N塗層條件 ΜΜΛΜΛ^Μ ±λμ.^μά ¾. '訂- 線. 用已嘴塗的預氮化鈦線 經濟部屮央標準局CX工消t合作杜印製 喷塗後的\後退火的 25 1,142 121 100 1,220 084 300 995 202 25 1,489 296 100 1,485 281 3〇〇 1,088 112 嘴塗的部件已㈣増加了㈣損和舰性能。具體地 4 尺度Λ用中8 Β家ft準(CNS)甲4規ίΜ210χ297公龙） -28 200410

發明説明 說 經濟部屮央榀芈而0:工消«--合作社印^ ，用以低溫研磨橡膠的綞麻 復三遍，彼此來沉積-個榡網，在上述條件下塗 按照本發明的塗後的薛網表=:。·。12英叶的塗層。 ^ 取a使用壽命長達2-2〇倍於未塗 ^後薛網。把塗㈣件長時心於海水中進行隸暴落试 粉’對塗層無明顒影黎。 形成塗層的錄化合物提供了比金展基質更高的付磨 损和触能力，當轉克斯方法測定時，可顯示塗層的硬 Ml^®—(K15QQ(v_j微錢。這比普通納基質材 料硬5-11倍。 本發明的方法可塗復於能接受氮化鈦膠黏塗料的任何 一種付料。這些塗料將能有效地増加耐磨損能力，並Y用 —種經濟的方法放置於基質上。除了錘磨機篩網外，本發 明的方法也應用於一種用來研磨金屬盥材料的喷氣粉磨機 。研磨金屬氬材料的用户以前所做的嘗試已導致這種薄型 材料因磨機内表面優蝕而泛灰。給一台實驗室用的磨機塗 復’使盔材料的研磨沒有明顯污染，因爲所產生的白色材 料汉有泛灰。 離心式海藻加工機的磨损夾按照本發明進行塗復，發 現其讨用時間長達2倍於用户已塗復了破化鎢的部件。 以上已説明了我們的發明，希望得到保護的内容列於 所附的申請專利範圍中。 (請先閱請背而之注意事項再项筠本頁) 裝. 訂. 線· 29

Claims (1)

1. 經濟鄞中央標準局Β工消費合作社印製 c；_ ητ_ 六、申熗專刊篼® 1. 一種提高基質耐腐蝕和耐機械磨損能力的方法，包 含下列步驟： 使所述基質暴露於一支電孤熱喷塗搶的喷出流 中，在該喷塗搶中使用兩根導線，一根是鈦’另一 根選自包含鐵金屬、鐵金屬合金、除鈦外的非鐵金 屬、非鐵金屬合金、陶瓷、金屬間化合物、蕊焊線 以及它們的組合物的族尊，並以氮氣爲霧化/推進 氟，從而由第二導線形成的嵌入基體的氮化鈦顆粒 塗層產生在該基質上。 2. 依申請專利範面第1項所述的方法，其中該塗層的 厚度爲至少0.001英吋。 3. 依申請專利範園第1項所述的方法’其中操作該電 孤熱喷塗搶產生的含有以顆粒的塗層’其鈦對氮的比率爲 1至2之間。 4. 依申請專利範面第1項所述的方法，其中該電孤熱 喷塗搶的操作電流爲100400安培。 5. 依申請專利範園第1項所述的方法，其中從該電孤 熱喷塗搶到該基質的跟離爲可防止該基質過熱的氣小間跟 〇 -30 - (Jt?先閲讀背面之;±意事項再填寫本頁) 木紙瓜尺度適川十w网家榀準（CNS广格（210x297公兑） 81. 4. 5,000 ([[) AT B7 __Ξ_ 六、申諸專Ή苑® 6. 依申請專利範面第4項所述的方法，其中該間跟爲 3-8英对。 7. 依申請專利範面第1項所述的方法，其中該鈦線在 氮氟中退火，將該鈇線中的氮含量至少增加到500 PPm。 8. 依申請專利範困第1項所述的方法，其中該塗層是 附著於該基質上之後，在氮氣氛中進行熱處理的0 9. 依申請專利範園第1項所述的方法’其中該基質選 自金屬、陶瓷、破、石墨、塑料和破/石墨複合材料所組 成之族尊。 (ίτ先聞讀背面之;±意事颂再填寫本頁 k· •訂· 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 .φ. -31 - 木紙張尺度適川十W W家榀半（c NS) Τ 4规怙（210 X 2 97公λ1) 81. 4. 5,000(Η)