一種基于鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層，取鈦合金扎制棒材，用電火花切割機制成30mm×8mm的圓片狀試樣，試樣待噴涂表面經水砂紙磨削加工平整，噴涂前進行噴丸處理以去掉氧化膜，熱噴涂原材料為KF-21型鎳包石墨復合粉末，鎳包石墨粉末化學成分為w(C)為20％和w(Ni)為80％，粉末形貌為不規則顆粒狀，其粉末粒度范圍為50～80um。噴涂前，鎳包石墨粉末在150℃烘干箱中烘干2h。噴涂：熱噴涂設備采用高速氧乙炔噴涂槍，其工藝參數為：氧氣壓為0.3～0.6MPa，乙炔壓為0.4～0.6MPa，空氣壓為0.3～0.5MPa。熱噴涂過程中，采用調整送粉量大小的方法來控制涂層質量，即可得到基于鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層。
【專利說明】一種基于鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層

【技術領域】
[0001] 本發明涉及耐磨材料【技術領域】，尤其涉及一種基于鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨 涂層。

【背景技術】
[0002] 鈦合金具有很高的比強度、很強的耐腐蝕性、優良的高溫和低溫性能，是航空航 天和石油化工部門廣泛使用的高性能材料；但鈦合金的摩擦因數大、耐磨性差，限制了其 應用范圍。多年來，材料工作者對提高金屬耐磨性的表面涂層技術進行了廣泛研究，例如 化學鍍層、氣體氮化、激光熔覆、熱噴涂等。熱噴涂技術是表面涂層技術的一種，其利用高 溫火焰將粉末熔化噴射到金屬表面上，再冷卻凝固形成涂層。由于采用熱噴涂技術可以制 備很厚的涂層，因此被廣泛用來制備耐磨涂層。減輕磨損的有效途徑就是降低對磨表面的 摩擦因數.在減磨材料中，石墨是一種優良的固體潤滑劑。包含有石墨成分的對磨表面 通過石墨的自潤滑作用，可大大降低材料的磨損。但是，單獨的石墨不能用于制備金屬的 耐磨涂層.為此，國內外開發出一種鎳包石墨的復合材料粉末利用Ni作為黏結劑將石墨 包裹起來，使得這種材料粉末用在涂層的制備工藝上.現研究一種以鎳包石墨粉末為原材 料，在鈦合金表面上進行了熱噴涂耐磨涂層的方法。


【發明內容】

[0003] 為了克服上述現有技術存在的缺陷，本發明提供一種能夠降低材料磨損的基于鈦 合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層。
[0004] 本發明所解決的技術問題可以采用以下的技術方案來實現：
[0005] -種基于鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層，其特征在于，取鈦合金扎制棒材，用 電火花切割機制成30_X8mm的圓片狀試樣，試樣待噴涂表面經水砂紙磨削加工平整，噴 涂前進行噴丸處理以去掉氧化膜，熱噴涂原材料為KF-21型鎳包石墨復合粉末，鎳包石墨 粉末化學成分為w(C)為20 %和w(Ni)為80%，粉末形貌為不規則顆粒狀，其粉末粒度范 圍為50?80um。噴涂前，鎳包石墨粉末在150°C烘干箱中烘干2h。噴涂：熱噴涂設備采用 高速氧乙炔噴涂槍，其工藝參數為：氧氣壓為〇. 3?0. 6MPa，乙炔壓為0. 4?0. 6MPa，空氣 壓為0. 3?0. 5MPa。熱噴涂過程中，采用調整送粉量大小的方法來控制涂層質量，即可得到 基于欽合金表面熱噴涂的鎮包石墨涂層。
[0006] 優選的，取鈦合金扎制棒材，用電火花切割機制成30mmX8mm的圓片狀試樣，試樣 待噴涂表面經水砂紙磨削加工平整，噴涂前進行噴丸處理以去掉氧化膜，熱噴涂原材料為 KF-21型鎳包石墨復合粉末，鎳包石墨粉末化學成分為w(C)為20%和w(Ni)為80%，粉末 形貌為不規則顆粒狀，其粉末粒度范圍為50?80um。噴涂前，鎳包石墨粉末在150°C烘干 箱中烘干2h。噴涂：熱噴涂設備采用高速氧乙炔噴涂槍，其工藝參數為：氧氣壓為0. 3MPa， 乙炔壓為〇. 4MPa，空氣壓為0. 3MPa。熱噴涂過程中，采用調整送粉量大小的方法來控制涂 層質量，即可得到基于鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層。
[0007] 優選的，取鈦合金扎制棒材，用電火花切割機制成30mmX8mm的圓片狀試樣，試樣 待噴涂表面經水砂紙磨削加工平整，噴涂前進行噴丸處理以去掉氧化膜，熱噴涂原材料為 KF-21型鎳包石墨復合粉末，鎳包石墨粉末化學成分為w(C)為20%和w(Ni)為80%，粉末 形貌為不規則顆粒狀，其粉末粒度范圍為50?80um。噴涂前，鎳包石墨粉末在150°C烘干 箱中烘干2h。噴涂：熱噴涂設備采用高速氧乙炔噴涂槍，其工藝參數為：氧氣壓為0. 6MPa， 乙炔壓為〇. 6MPa，空氣壓為0. 5MPa。熱噴涂過程中，采用調整送粉量大小的方法來控制涂 層質量，即可得到基于鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層。
[0008] 優選的，取鈦合金扎制棒材，用電火花切割機制成30mmX8mm的圓片狀試樣，試樣 待噴涂表面經水砂紙磨削加工平整，噴涂前進行噴丸處理以去掉氧化膜，熱噴涂原材料為 KF-21型鎳包石墨復合粉末，鎳包石墨粉末化學成分為w(C)為20%和w(Ni)為80%，粉末 形貌為不規則顆粒狀，其粉末粒度范圍為50?80um。噴涂前，鎳包石墨粉末在150°C烘干 箱中烘干2h。噴涂：熱噴涂設備采用高速氧乙炔噴涂槍，其工藝參數為：氧氣壓為0. 45MPa， 乙炔壓為〇. 5MPa，空氣壓為0. 4MPa。熱噴涂過程中，采用調整送粉量大小的方法來控制涂 層質量，即可得到基于鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層。
[0009] 本發明的有益效果為：（1)以鎳包石墨粉為原材料，在鈦合金表面上進行熱噴涂 耐磨涂層，優化工藝參數，得到了良好質量的鎳包石墨涂層。（2)在熱噴涂過程中，石墨顆 粒表層的鎳完整地包裹住石墨，隔絕了石墨與基底Ti的接觸，阻止二者發生化學反應，從 而避免石墨潤滑相的損失。（3)涂層與下部鈦合金基底的界面處無大的裂紋和氣孔，也未發 現不明夾雜物，呈現一定的冶金結合狀態，界面結合強度很高。（4)涂層組織中，石墨顆粒 彌散地分布于鎳基體里，二者的界面浸潤良好，結合強度高，可以保證石墨顆粒在磨損過程 中不會脫落下來。

【具體實施方式】
[0010] 下面結合具體實施例對本發明的技術方案作進一步具體說明：
[0011] 實施例1
[0012] 取鈦合金扎制棒材，用電火花切割機制成30mmX8mm的圓片狀試樣，試樣待噴涂 表面經水砂紙磨削加工平整，噴涂前進行噴丸處理以去掉氧化膜，熱噴涂原材料為KF-21 型鎳包石墨復合粉末，鎳包石墨粉末化學成分為w(C)為20 %和w(Ni)為80%，粉末形貌為 不規則顆粒狀，其粉末粒度范圍為50?80um。噴涂前，鎳包石墨粉末在150°C烘干箱中烘 干2h。噴涂：熱噴涂設備采用高速氧乙炔噴涂槍，其工藝參數為：氧氣壓為0. 3MPa，乙炔壓 為0. 4MPa，空氣壓為0. 3MPa。熱噴涂過程中，采用調整送粉量大小的方法來控制涂層質量， 即可得到基于鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層。
[0013] 本發明的有益效果為：（1)以鎳包石墨粉為原材料，在鈦合金表面上進行熱噴涂 耐磨涂層，優化工藝參數，得到了良好質量的鎳包石墨涂層。（2)在熱噴涂過程中，石墨顆 粒表層的鎳完整地包裹住石墨，隔絕了石墨與基底Ti的接觸，阻止二者發生化學反應，從 而避免石墨潤滑相的損失。（3)涂層與下部鈦合金基底的界面處無大的裂紋和氣孔，也未發 現不明夾雜物，呈現一定的冶金結合狀態，界面結合強度很高。（4)涂層組織中，石墨顆粒 彌散地分布于鎳基體里，二者的界面浸潤良好，結合強度高，可以保證石墨顆粒在磨損過程 中不會脫落下來。
[0014] 實施例2
[0015] 取鈦合金扎制棒材，用電火花切割機制成30mmX8mm的圓片狀試樣，試樣待噴涂 表面經水砂紙磨削加工平整，噴涂前進行噴丸處理以去掉氧化膜，熱噴涂原材料為KF-21 型鎳包石墨復合粉末，鎳包石墨粉末化學成分為w(C)為20 %和w(Ni)為80%，粉末形貌為 不規則顆粒狀，其粉末粒度范圍為50?80um。噴涂前，鎳包石墨粉末在150°C烘干箱中烘 干2h。噴涂：熱噴涂設備采用高速氧乙炔噴涂槍，其工藝參數為：氧氣壓為0. 6MPa，乙炔壓 為0. 6MPa，空氣壓為0. 5MPa。熱噴涂過程中，采用調整送粉量大小的方法來控制涂層質量， 即可得到基于鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層。
[0016] 本發明的有益效果為：（1)以鎳包石墨粉為原材料，在鈦合金表面上進行熱噴涂 耐磨涂層，優化工藝參數，得到了良好質量的鎳包石墨涂層。（2)在熱噴涂過程中，石墨顆 粒表層的鎳完整地包裹住石墨，隔絕了石墨與基底Ti的接觸，阻止二者發生化學反應，從 而避免石墨潤滑相的損失。（3)涂層與下部鈦合金基底的界面處無大的裂紋和氣孔，也未發 現不明夾雜物，呈現一定的冶金結合狀態，界面結合強度很高。（4)涂層組織中，石墨顆粒 彌散地分布于鎳基體里，二者的界面浸潤良好，結合強度高，可以保證石墨顆粒在磨損過程 中不會脫落下來。
[0017] 實施例3
[0018] 取鈦合金扎制棒材，用電火花切割機制成30mmX8mm的圓片狀試樣，試樣待噴涂 表面經水砂紙磨削加工平整，噴涂前進行噴丸處理以去掉氧化膜，熱噴涂原材料為KF-21 型鎳包石墨復合粉末，鎳包石墨粉末化學成分為w(C)為20 %和w(Ni)為80%，粉末形貌為 不規則顆粒狀，其粉末粒度范圍為50?80um。噴涂前，鎳包石墨粉末在150°C烘干箱中烘 干2h。噴涂：熱噴涂設備采用高速氧乙炔噴涂槍，其工藝參數為：氧氣壓為0. 45MPa，乙炔壓 為0. 5MPa，空氣壓為0. 4MPa。熱噴涂過程中，采用調整送粉量大小的方法來控制涂層質量， 即可得到基于鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層。
[0019] 本發明的有益效果為：（1)以鎳包石墨粉為原材料，在鈦合金表面上進行熱噴涂 耐磨涂層，優化工藝參數，得到了良好質量的鎳包石墨涂層。（2)在熱噴涂過程中，石墨顆 粒表層的鎳完整地包裹住石墨，隔絕了石墨與基底Ti的接觸，阻止二者發生化學反應，從 而避免石墨潤滑相的損失。（3)涂層與下部鈦合金基底的界面處無大的裂紋和氣孔，也未發 現不明夾雜物，呈現一定的冶金結合狀態，界面結合強度很高。（4)涂層組織中，石墨顆粒 彌散地分布于鎳基體里，二者的界面浸潤良好，結合強度高，可以保證石墨顆粒在磨損過程 中不會脫落下來。
[0020] 最后所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發明的技術方案而非限制， 盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對 本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均 應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1. 一種基于鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層，其特征在于，取鈦合金扎制棒材，用電 火花切割機制成30_X8mm的圓片狀試樣，試樣待噴涂表面經水砂紙磨削加工平整，噴涂 前進行噴丸處理以去掉氧化膜，熱噴涂原材料為KF-21型鎳包石墨復合粉末，鎳包石墨粉 末化學成分為w(C)為20%和w(Ni)為80%，粉末形貌為不規則顆粒狀，其粉末粒度范圍為 50?80um。噴涂前，鎳包石墨粉末在150°C烘干箱中烘干2h。噴涂：熱噴涂設備采用高速 氧乙炔噴涂槍，其工藝參數為：氧氣壓為0. 3?0. 6MPa，乙炔壓為0. 4?0. 6MPa，空氣壓為 0. 3?0. 5MPa。熱噴涂過程中，采用調整送粉量大小的方法來控制涂層質量，即可得到基于 鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層。
2. 根據權利要求1所述的基于鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層，其特征在于，取鈦 合金扎制棒材，用電火花切割機制成30_X8mm的圓片狀試樣，試樣待噴涂表面經水砂紙 磨削加工平整，噴涂前進行噴丸處理以去掉氧化膜，熱噴涂原材料為KF-21型鎳包石墨復 合粉末，鎳包石墨粉末化學成分為w(C)為20%和w(Ni)為80%，粉末形貌為不規則顆粒 狀，其粉末粒度范圍為50?80um。噴涂前，鎳包石墨粉末在150°C烘干箱中烘干2h。噴涂： 熱噴涂設備采用高速氧乙炔噴涂槍，其工藝參數為：氧氣壓為〇. 3MPa，乙炔壓為0. 4MPa，空 氣壓為0. 3MPa。熱噴涂過程中，采用調整送粉量大小的方法來控制涂層質量，即可得到基于 鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層。
3. 根據權利要求1所述的基于鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層，其特征在于，取鈦 合金扎制棒材，用電火花切割機制成30_X8mm的圓片狀試樣，試樣待噴涂表面經水砂紙 磨削加工平整，噴涂前進行噴丸處理以去掉氧化膜，熱噴涂原材料為KF-21型鎳包石墨復 合粉末，鎳包石墨粉末化學成分為w(C)為20%和w(Ni)為80%，粉末形貌為不規則顆粒 狀，其粉末粒度范圍為50?80um。噴涂前，鎳包石墨粉末在150°C烘干箱中烘干2h。噴涂： 熱噴涂設備采用高速氧乙炔噴涂槍，其工藝參數為：氧氣壓為〇. 6MPa，乙炔壓為0. 6MPa，空 氣壓為0. 5MPa。熱噴涂過程中，采用調整送粉量大小的方法來控制涂層質量，即可得到基于 鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層。
4. 根據權利要求1所述的基于鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層，其特征在于，取鈦 合金扎制棒材，用電火花切割機制成30_X8mm的圓片狀試樣，試樣待噴涂表面經水砂紙 磨削加工平整，噴涂前進行噴丸處理以去掉氧化膜，熱噴涂原材料為KF-21型鎳包石墨復 合粉末，鎳包石墨粉末化學成分為w(C)為20%和w(Ni)為80%，粉末形貌為不規則顆粒 狀，其粉末粒度范圍為50?80um。噴涂前，鎳包石墨粉末在150°C烘干箱中烘干2h。噴涂： 熱噴涂設備采用高速氧乙炔噴涂槍，其工藝參數為：氧氣壓為〇. 45MPa，乙炔壓為0. 5MPa， 空氣壓為〇. 4MPa。熱噴涂過程中，采用調整送粉量大小的方法來控制涂層質量，即可得到基 于鈦合金表面熱噴涂的鎳包石墨涂層。
【文檔編號】C23C4/12GK104152839SQ201410366663
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】汪德發 申請人:寧國市開源電力耐磨材料有限公司