本發明具體涉及一種用于紫銅表面的氮弧熔覆原位生成氮化鈦/銅鈦金屬間化合物增強的銅基復合材料涂層。

背景技術：

銅是與人類生產生活關系密切的金屬，其在我國有色金屬材料的消費中僅次于鋁。銅及銅合金機械性能良好，且工藝性能優良，易于鑄造、塑性加工等，更重要的是銅及銅合金有良好的耐蝕性、導熱性、導電性、力學性能和適中的價格，所以它們能廣泛的應用于電子電氣、機械制造等工業領域。但是，銅在室溫強度、高溫性能以及磨損性能等諸多方面的不足限制了更廣泛的應用。而隨著現代航天航空、電子技術的快速發展，對銅的使用提出了更高的要求，即在保證銅的良好的導電、導熱物理性能的基礎上，要求銅具有高強度，尤其是良好的高溫力學性能，并且要求材料有低的熱膨脹系數和良好的摩擦磨損性能。

銅基復合材料強度的提高往往伴隨著導電和導熱性的下降，如何解決這一矛盾，成為銅基復合材料研究中關鍵。在不降低銅及銅合金導電導熱性能的前提下，以提高銅及銅合金的強度和耐磨性為目的，提出了如下的設計思路：通過N₂-GTAC(Gas Tungsten Arc cladding)電弧熔覆的方式在銅及銅合金表面上原位生成一層以TiN和Cu_xTi_y顆粒為增強相的銅基復合材料涂層，既避免采用整體復合材料替代銅及銅合金時引起的導熱導電性能下降，又增強表面的硬度及摩擦磨損性能，使材料的表面性能和整體導電導熱性達到使用要求。Ti₂Cu、CuTi和Cu₄Ti₃作為銅鈦合金反應的必然產物，屬于硬脆相，可以起到強化銅基體的效果。TiN作為常用的增強顆粒材料，由于具有高熔點、高硬度、韌性好、高耐磨性、導電性好而引起了廣泛關注。有許多學者已經利用各種熔敷技術，在鋼、鋁合金表面制備了TiN增強金屬基復合熔覆層，如利用激光熔覆原位合成了TiN/Ti₃Al基復合熔覆層；利用氬弧熔覆技術，以Ti，BN和Ni粉為原料，在Q345D鋼表面制備了TiN增強Ni基復合熔覆層；利用粉末冶金法在銅基體上制備了TiN增強Cu基復合熔覆層。然而，在紫銅表面采用電弧熔敷的方法制備氮化鈦、銅鈦金屬間化合物增強的復合材料熔覆層的研究未見報道。

技術實現要素：

本發明的目的提供一種紫銅表面上氮弧熔覆一層以TiN和Cu_xTi_y為增強相的耐磨涂層材料，在保證構件整體導電導熱性能的基礎上解決紫銅構件表面力學性能特別是耐磨性差的問題，可以用于紫銅構件的修復和再制造。

本發明采用的技術方案如下：

本發明的第一個目的是提供一種用于紫銅表面的氮化鈦/銅鈦金屬間化合物增強的銅基復合材料涂層的制備方法，包括以下步驟：

按照設定比例將銅粉和鈦粉混勻，得到混合粉末；

將所述混合粉末調制成糊狀涂覆到表面預處理后紫銅試件，在紫銅試件表面形成預涂層；然后將脫氧劑粉末涂覆到所述預涂層表面并不斷壓實，壓實后進行干燥處理；

將干燥處理后的紫銅試件進行氮弧熔覆，即得到紫銅試件表面具有氮化鈦/銅鈦金屬間化合物增強的銅基復合材料涂層。

在紫銅制品的制備方法中，為了能夠使得涂層的力學性能更加優異，所述銅粉的純度不低于99.9％，粒徑為100～400目；所述鈦粉的純度不低于99.99％，粒徑為100～400目。

從得到的涂層的力學性能來講，所述混合粉末中的鈦粉的含量為5～80wt％，剩余為銅粉。

為了使得銅粉和鈦粉混合更加均勻，所述混合粉末在保護氣氛下進行研磨20～45min。優選的，所述保護氣氛為氬氣；優選的，研磨時采用行星式球磨機。

在紫銅制品的制備方法中，所述脫氧劑粉末的種類并沒有特殊限定，主要作用是作為脫氧劑防止涂層被氧化。從被防止氧化的效果來看，本發明的脫氧劑粉末優選低碳錳鐵粉和硅鐵粉混合而得，優選質量比例為1：1。其中，所述低碳錳鐵粉是由以下質量百分含量的元素組成：包括碳0.2％，錳85％-92％，鐵5％-13％，剩余為雜質。所述低碳錳鐵粉的粒徑為40～200目。

所述硅鐵粉是由以下質量百分含量的元素組成：硅74％-80％，鐵14％-20％，剩余為雜質。所述硅鐵粉的粒徑為40～200目。

所述脫氧劑粉末包括碳0.1％，錳42.5％-46％，鐵9.5％-16.5％，硅37％-40％，剩余為雜質，主要用來脫氧，防止涂層被氧化。

為了使得低碳錳鐵粉和硅鐵粉混合更加均勻，所述脫氧劑粉末在保護氣氛下進行研磨5～10min。所述保護氣氛為氬氣，研磨時采用行星式球磨機。

本發明的技術人員可以根據實際情況選取銅鈦混合粉末和脫氧粉末的用量。

在紫銅制品的制備方法中，采用松節油將所述混合粉末調制成糊狀。與其它粘結劑所制備的預涂層相比，松節油制備的預涂層在電弧熔覆過程中更加穩定，不易被電弧吹變形，經實驗證明此實驗工藝下不宜用其它粘結劑代替。

紫銅試件表面預處理的過程包括：用砂紙去除紫銅試件表面氧化皮，并保證銅試件表面具有有效粗糙度(不低于Ra6.3)，利用丙酮酒精溶液清洗打磨后的銅試件表面。

為了較好地實施氮弧熔覆過程，所述干燥處理的過程包括：將壓實后的紫銅試件自然陰干20～24小時后再將其置于100℃～150℃下真空干燥3～4小時，采用的干燥設備為真空干燥爐。

為了得到力學性能優異的涂層，壓實后的預涂層的厚度控制為0.5～2mm。

在紫銅制品的制備方法中，從熔覆層的力學性能考慮，氮弧熔覆工藝參數優選為：電流100～250A，電壓20～25V，氮氣/氬氣混合氣中氮氣含量從20％到100％變化，進一步包括：氣體流量8～15L/min，氮氣純度99.9％，氬氣純度為99.99％，熔覆速度1～5mm/s，滯后停氣5～10s。

在氮弧熱源作用下，采用直流鎢極氮弧焊機，鎢極作為陰極，紫銅表面預涂的混合金屬粉末作為陽極，熔敷過程中，氮氣被部分電離，電離后的氮離子與未被電離的氮氣與溶化后的鈦粉發生原位反應：2Ti+N₂→2TiN；Ti+[N]→TiN。隨著合金粉末中鈦粉與銅粉的比例不同，依次會發生如下反應：βTi+L→Ti₂Cu；L→Ti₂Cu+TiCu；TiCu+L→Ti₃Cu₄。首先通過熱力學計算可知[見附圖1]，形成TiN所需的自由能低于銅鈦金屬間化合物，TiN優先于銅鈦金屬間化合物生成。其次，隨著鈦粉含量的增加，銅鈦金屬間化合物按照Ti₂Cu、TiCu、Ti₃Cu₄依次生成，所以在熔敷過程中原位反應物生成順序依次為TiN、TiN·Ti₂Cu、Ti₂Cu、TiCu、Ti₃Cu₄，控制鈦粉含量可以控制涂層內部化合物的種類(詳見實例部分)。由于反應產物的結構及力學性能不同，通過調整合金粉末的配比及熔敷厚度、熔敷參數等可以生成質量穩定、無缺陷的、硬度和表面耐磨性不同的銅基復合材料涂層，從而滿足不同的使用工況。

本發明的第二個目的是提供一種采用上述方法制備得到的用于紫銅表面的氮化鈦/銅鈦金屬間化合物增強的銅基復合材料涂層。

當所述混合粉末中5％≤Ti≤10％時，獲得TiN/Cu復合材料熔覆層，即最終制備得到的涂層含有以下物相：TiN和基體Cu。

當所述混合粉末中10％<Ti≤20％時，獲得{TiN+(TiN·Ti₂Cu)}/Cu復合材料熔覆層，即最終制備得到的涂層含有以下物相：TiN、(TiN·Ti₂Cu)和基體Cu。

當所述混合粉末中20<Ti≤80％時，獲得{TiN+(TiN·Ti₂Cu)+TiCu+Ti₃Cu₄}/Cu復合材料涂層，即最終制備得到的涂層含有以下物相：TiN、(TiN·Ti₂Cu)、TiCu、Ti₃Cu₄和基體Cu。

其中，(TiN·Ti₂Cu)是Ti₂Cu與TiN兩相形成的晶內型復合強化組織。

本發明的第三個目的是提供一種上述方法制備得到的紫銅制品，該紫銅制品包括紫銅試件以及包覆在所述紫銅試件表面的所述涂層。

上述技術方案中的一個技術方案具有如下有益效果：

(1)本發明提供的氮弧熔覆氮化鈦和銅鈦金屬間化合物增強銅基涂層的制備方法，在氮氣保護下，采用常規氮弧熔覆工藝即可獲得氮化鈦和銅鈦金屬間化合物增強銅基涂層，在不大幅度降低導電性的基礎上可有效解決銅構件耐磨性、硬度等表面力學性能差的缺點。

(2)氮弧熔覆過程中，氮氣電離后的氮離子和未被電離的氮氣與熔化后的鈦原位制備氮化鈦硬質相，同時熔化的鈦與銅反應生成銅鈦金屬間化合物，形成以氮化鈦和銅鈦金屬間化合物為增強相的耐磨涂層。硬質相均為原位生成，與基體呈冶金結合，可明顯提高銅基體的表面耐磨性和硬度。

(3)通過調整銅鈦粉末比例、氬氮氣體比例，熔敷電流、鋪粉厚度可以有效調整熔敷層內氮化鈦的存在形式及數量、銅鈦反應物的種類及數量，進而達到改變熔敷層硬度及調整摩擦系數的目的。

(4)隨著Ti含量的增加，試樣電阻率下降幅度不大，如Ti含量增加到70wt％時，帶有熔覆層的試樣電阻率達到紫銅的80％，可以滿足各種工況需求。本發明提供的氮弧熔覆氮化鈦和銅鈦金屬間化合物增強銅基涂層的制備方法對改善銅表面耐磨性和硬度有很高實用價值。

附圖說明

圖1：增強相反應自由能隨溫度變化曲線。

圖2：Ti含量變化時熔覆層熔深、熔寬及HAZ變化規律。

圖3a～圖3d：不同Ti含量及N₂比例熔敷層的物相分析；其中，圖3a：10％Ti時的XRD圖譜；圖3b：20％Ti時的XRD圖譜；圖3c：70％Ti時的XRD圖譜；圖3d：80％N₂時的XRD圖譜。

圖4：Ti含量變化時熔敷層的微觀組織形貌。

圖5：N₂-Ar比例變化時熔覆層的微觀組織形貌。

圖6：各個相顯微硬度。

圖7：Ti含量變化時熔敷層的硬度分布規律。

圖8：N₂-Ar配比變化時熔覆層的硬度分布規律。

圖9：Ti含量變化時熔敷層的摩擦系數。

圖10：N₂-Ar配比變化時熔覆層的摩擦系數。

圖11：電阻率試樣。

圖12：Ti含量變化時的電阻率。

具體實施方式

實施例1

預敷粉末中鈦粉10％時，熔敷層是TiN和α-Cu兩相：

本實例在100mm×50mm×10mm的紫銅試件表面制備以TiN為增強相的耐磨涂層。

(1)將純度為99.9％、150目的純銅粉和純度為99.99％、200目的鈦粉按照9:1比例混合粉末，粉末總重5g，將混合后的粉末放置在有氬氣氣氛保護的行星式球磨機，進行30分鐘的研磨，待用。

(2)將150目的低碳錳鐵粉和150目的硅鐵粉按照1:1比例混合，粉末總重2g，將混合后的粉末放置在有氬氣氣氛保護的行星式球磨機，進行10分鐘的混粉，待用。所述低碳錳鐵粉包括碳0.2％，錳85％-92％，鐵5％-13％，剩余為雜質。所述硅鐵粉包括硅74％-80％，鐵14％-20％，剩余為雜質。

(3)用砂紙去除銅試件表面氧化皮，并保證銅試件表面具有大的粗糙度，利用丙酮酒精溶液清洗打磨后的銅試件表面。

(4)將(1)中研磨完成的混合粉末放到坩堝中，并加入松節油調制成糊狀，涂敷到(3)中打磨并清洗完成后的銅試件表面得到預涂層，將(2)中混合完成的粉末涂敷到預涂層表層。此過程中不斷壓實并控制預涂層厚度為1.5mm。

(5)將涂敷后的試件自然陰干24小時后再將其放置在真空干燥爐中120℃下烘干4小時。

(6)利用Panasonic YC-500W型焊機進行熔覆實驗，把焊槍固定在自動行走機構上，對銅試件進行氮弧熔覆實驗，熔覆工藝參數：電流175A，電壓20V，氬氮混合氣體含量分別為20％、80％，流量10L/min，熔覆速度5mm/s，焊機滯后停氣5s。

(7)將試件空冷至室溫后，利用打磨機打磨后，利用電火花線切割機器并進行金相試樣的制備，觀察熔覆層金屬微觀組織(附圖4)以及相組成(附圖3a)，Ti含量為10％時，熔覆層金屬包含TiN和α-Cu兩相。

(8)測試熔覆層金屬硬度并記錄(附圖7)，熔覆層平均硬度為170HV。

(9)利用多功能摩擦磨損試驗機(UMT-3，美國CET公司)測試熔覆層的摩擦系數(附圖9)，熔覆層摩擦系數為0.61，如圖12所示，測得電阻率為340Ω·m左右，常溫下20℃(采用測量整塊材料的電阻率實驗測量電阻率)測定，電阻率試樣如圖11所示，電阻率試樣為6mm×6mm×60mm，其中，熔覆層為1mm×6mm×60mm。

實施例2

預敷粉末中鈦粉20％時，熔敷層是Ti₂Cu·TiN、TiN和α-Cu三相：

本實例在100mm×50mm×10mm的紫銅試件表面制備Ti₂Cu·TiN-TiN增強銅基耐磨涂層。

(1)將純度為99.9％、150目的純銅粉和純度為99.99％、200目的鈦粉按照8:2比例混合粉末，粉末總重5g，將混合后的粉末放置在有氬氣氣氛保護的行星式球磨機，進行35分鐘的研磨，待用。

(2)將150目的低碳錳鐵粉和150目的硅鐵粉按照1:1比例混合，粉末總重2g，將混合后的粉末放置在有氬氣氣氛保護的行星式球磨機，進行10分鐘的混粉，待用。所述低碳錳鐵粉包括碳0.2％，錳85％-92％，鐵5％-13％，剩余為雜質。所述硅鐵粉包括硅74％-80％，鐵14％-20％，剩余為雜質。

(3)用砂紙去除銅試件表面氧化皮，并保證銅試件表面具有大的粗糙度，利用丙酮酒精溶液清洗打磨后的銅試件表面。

(4)將(1)中研磨完成的混合粉末放到坩堝中，并加入松節油調制成糊狀，涂敷到(3)中打磨并清洗完成后的銅試件表面得到預涂層，將(2)中混合完成的粉末涂敷到預涂層表層。此過程中不斷壓實并控制預涂層厚度為1.5mm。

(5)將涂敷后的試件自然陰干24小時后再將其放置在真空干燥爐中120℃下烘干4小時。

(6)利用Panasonic YC-500W型焊機進行熔覆實驗，把焊槍固定在自動行走機構上，對銅試件進行氮弧熔覆實驗，熔覆工藝參數：電流180A，電壓20V，氬氮混合氣體含量分別為20％、80％，流量10L/min，熔覆速度5mm/s，焊機滯后停氣5s。

(7)將試件空冷至室溫后，利用電火花線切割機器并進行金相試樣的制備，觀察熔覆層金屬微觀組織(附圖4)以及相組成(附圖3b)，Ti含量為20％時，熔覆層金屬包含α-Cu、TiN和Ti₂Cu·TiN三相。

(8)測試熔覆層金屬硬度并記錄(附圖7)，熔覆層平均硬度為330HV。

(9)利用多功能摩擦磨損試驗機(UMT-3，美國CET公司)測試熔覆層的摩擦系數，熔覆層摩擦系數為0.72。如圖12所示，測得電阻率為328Ω·m左右，常溫下20℃測定。

實施例3

預敷粉末中鈦粉70％時，熔敷層是TiN、Ti₂Cu·TiN、CuTi、Cu₄Ti₃四相和基體α-Cu。

本實例在100mm×50mm×10mm的紫銅試件表面制備Ti₂Cu·TiN、TiN和銅鈦間化合物CuTi、Cu₄Ti₃增強銅基耐磨涂層。

(1)將純度為99.9％、150目的純銅粉和純度為99.99％、200目的鈦粉按照3:7比例混合粉末，粉末總重5g，將混合后的粉末放置在有氬氣氣氛保護的行星式球磨機，進行45分鐘的研磨，待用。

(2)將純度為90％、150目的低碳錳鐵粉和純度為75％、150目的硅鐵粉按照1:1比例混合，粉末總重2g，將混合后的粉末放置在有氬氣氣氛保護的行星式球磨機，進行10分鐘的混粉，待用。所述低碳錳鐵粉包括碳0.2％，錳85％-92％，鐵5％-13％，剩余為雜質。所述硅鐵粉包括硅74％-80％，鐵14％-20％，剩余為雜質。

(3)用砂紙去除銅試件表面氧化皮，并保證銅試件表面具有大的粗糙度，利用丙酮酒精溶液清洗打磨后的銅試件表面。

(4)將步驟(1)中研磨完成的混合粉末放到坩堝中，并加入松節油調制成糊狀，涂敷到(3)中打磨并清洗完成后的銅試件表面得到預涂層，將步驟(2)中混合完成的粉末涂敷到預涂層表層。此過程中不斷壓實并控制預涂層厚度為1.5mm。

(5)將涂敷后的試件自然陰干24小時后再將其放置在真空干燥爐中120℃下烘干4小時。

(6)利用Panasonic YC-500W型焊機進行熔覆實驗，把焊槍固定在自動行走機構上，對銅試件進行氮弧熔覆實驗，熔覆工藝參數：電流200A，電壓21V，氬氮混合氣體含量分別為20％、80％，流量10L/min，熔覆速度4mm/s，焊機滯后停氣10s。

(7)將試件空冷至室溫后，利用電火花線切割機器并進行金相試樣的制備，觀察熔覆層金屬微觀組織(附圖4)以及相組成(附圖3c)，Ti含量為70％時，熔覆層金屬包含TiN、Ti₂Cu·TiN、CuTi、Cu₄Ti₃和α-Cu，另有部分Ti氧化而形成的TiO₂。

(8)測試熔覆層金屬硬度并記錄(附圖7)，熔覆層平均硬度為400HV。

(9)利用多功能摩擦磨損試驗機(UMT-3，美國CET公司)測試熔覆層的摩擦系數(附圖9)，熔覆層摩擦系數為0.47。如圖12所示，測得電阻率為298Ω·m左右，常溫下20℃測定。

實施例4

氬氮混合氣體含量分別為80％、20％時，預敷粉末中鈦粉80wt％，生成少量氮化鈦及銅鈦金屬間化合物，如圖5所示：

本實例在100mm×50mm×10mm的紫銅試件表面制備Ti₂Cu·TiN、TiN和銅鈦之間化合物CuTi、Cu₄Ti₃增強銅基耐磨涂層。

(1)將純度為99.9％、150目的純銅粉和純度為99.99％、200目的鈦粉按照2:8比例混合粉末，粉末總重5g，將混合后的粉末放置在有氬氣氣氛保護的行星式球磨機，進行45分鐘的研磨，待用。

(2)將150目的低碳錳鐵粉(與實施例1中的成分相同)和150目的硅鐵粉按照1:1(與實施例1中的成分相同)比例混合，粉末總重2g，將混合后的粉末放置在有氬氣氣氛保護的行星式球磨機，進行10分鐘的混粉，待用。

(3)用砂紙去除銅試件表面氧化皮，并保證銅試件表面具有大的粗糙度，利用丙酮酒精溶液清洗打磨后的銅試件表面。

(4)將步驟(1)中的混合粉末倒入坩堝中，并加入松節油調制成糊狀，涂敷到(3)中打磨并清洗完成后的銅試件表面得到預涂層，將(2)中混合完成的粉末涂敷到預涂層表層。此過程中不斷壓實并控制預涂層厚度為1.5mm。

(5)將涂敷后的試件自然陰干24小時后再將其放置在真空干燥爐中120℃下烘干4小時。

(6)利用Panasonic YC-500W型焊機進行熔覆實驗，把焊槍固定在自動行走機構上，對銅試件進行氮弧熔覆實驗，熔覆工藝參數：電流230A，電壓22V，氮氣/氬氣分別為80％、20％，熔覆速度4mm/s，焊機滯后停氣10s。

(7)將試件空冷至室溫后，利用電火花線切割機器并進行金相試樣的制備，觀察熔覆層金屬微觀組織(附圖5)，20％N₂比例時，熔覆層中增強相較少，熔覆層金屬包含TiN、Ti₂Cu·TiN、CuTi、Cu₄Ti₃和α-Cu。

(8)測試熔覆層金屬硬度并記錄(附圖8)，熔覆層平均硬度為310HV。

(9)利用多功能摩擦磨損試驗機(UMT-3，美國CET公司)測試熔覆層的摩擦系數(附圖10)，熔覆層摩擦系數為0.56。

實施例5

氬氮混合氣體含量分別為20％、80％時，預敷粉末中鈦粉80wt％，生成大量氮化鈦及銅鈦金屬間化合物如圖5所示：

本實例在100mm×50mm×10mm的紫銅試件表面制備Ti₂Cu·TiN、TiN和銅鈦之間化合物CuTi、Cu₄Ti₃增強銅基耐磨涂層。

(1)將純度為99.9％、150目的純銅粉和純度為99.99％、200目的鈦粉按照2:8比例混合粉末，粉末總重5g，將混合后的粉末放置在有氬氣氣氛保護的行星式球磨機，進行45分鐘的研磨，待用。

(2)將150目的低碳錳鐵粉(與實施例1中的成分相同)和150目的硅鐵粉(與實施例1中的成分相同)按照1:1比例混合，粉末總重2g，將混合后的粉末放置在有氬氣氣氛保護的行星式球磨機，進行10分鐘的混粉，待用。

(3)用砂紙去除銅試件表面氧化皮，并保證銅試件表面具有大的粗糙度，利用丙酮酒精溶液清洗打磨后的銅試件表面。

(4)將步驟(1)中的混合粉末倒入坩堝中，并加入松節油調制成糊狀，涂敷到(3)中打磨并清洗完成后的銅試件表面得到預涂層，將步驟(2)中混合完成的粉末涂敷到預涂層表層。此過程中不斷壓實并控制預涂層厚度為1.5mm。

(5)將涂敷后的試件自然陰干24小時后再將其放置在真空干燥爐中120℃下烘干4小時。

(6)利用Panasonic YC-500W型焊機進行熔覆實驗，把焊槍固定在自動行走機構上，對銅試件進行氮弧熔覆實驗，熔覆工藝參數：電流230A，電壓22V，氮氣/氬氣分別為80％、20％，熔覆速度4mm/s，焊機滯后停氣10s。

(7)將試件空冷至室溫后，利用電火花線切割機器并進行金相試樣的制備，觀察熔覆層金屬微觀組織(附圖5)以及相組成(附圖3d)，20％N₂比例時，熔覆層中增強相較多，熔覆層金屬包含TiN、Ti₂Cu·TiN、CuTi、Cu₄Ti₃和α-Cu，另有部分Ti氧化而形成的TiO₂。

(8)測試熔覆層金屬硬度并記錄(附圖8)，熔覆層平均硬度為510HV。

(9)利用多功能摩擦磨損試驗機(UMT-3，美國CET公司)測試熔覆層的摩擦系數(附圖10)，熔覆層摩擦系數為0.53。

實施例6

與實施例1區別在于：步驟(1)中將鈦粉的含量調整為5％，剩余為銅粉，熔覆層包括α-Cu和TiN兩相，熔覆層的硬度為180HV，熔覆層的摩擦系數為0.68。其他操作和工藝參數與實施例1相同。

實施例7

與實施例1區別在于：步驟(1)中將鈦粉的含量調整為15％，剩余為銅粉，熔覆層包括α-Cu、TiN和(TiN·Ti₂Cu)三相，熔覆層的硬度為250HV，熔覆層的摩擦系數為0.65～0.66。其他操作和工藝參數與實施例1相同。

實施例8

與實施例1區別在于：步驟(1)中將鈦粉的含量調整為50％，剩余為銅粉，熔覆層包括TiN、Ti₂Cu·TiN、CuTi、Cu₄Ti₃和α-Cu，熔覆層的硬度為380HV，熔覆層的摩擦系數為0.47。其他操作和工藝參數與實施例1相同。

實施例9

與實施例1區別在于：步驟(1)中將鈦粉的含量調整為60％，剩余為銅粉，熔覆層包括TiN、Ti₂Cu·TiN、CuTi、Cu₄Ti₃和α-Cu，熔覆層的硬度為390HV，熔覆層的摩擦系數為0.47。其他操作和工藝參數與實施例1相同。

實施例10

與實施例4的區別在于：步驟(7)中氮氣的體積比例為40％，氬氣的體積比例為60％。熔覆層平均硬度如圖8所示，為350HV。如附圖10，熔覆層的摩擦系數為0.52。其他操作和工藝參數與實施例4相同。

實施例11

與實施例4的區別在于：步驟(7)中氮氣的體積比例為60％，氬氣的體積比例為40％。其硬度如圖8所示，為445HV。如附圖10，熔覆層的摩擦系數為0.5。其他操作和工藝參數與實施例4相同。

附圖2表明不同Ti含量配比時，涂層熔深、熔寬及HAZ的變化規律，這主要是由不同Ti含量配比時，所熔覆粉末導熱系數的不同而引起。

附圖4表明隨著Ti含量的增加，涂層內部生成的增強相TiN、Ti₂Cu·TiN依次出現，且數量增多，體積增大。

附圖5表明預敷粉末中鈦粉80wt％時，氬氮混合保護氣中N₂比例變化時，引起增強相的數量及形態發生變化。如20％N₂比例時增強相數量較少，樹枝晶細小，80％N₂比例時增強相大面積生成，且樹枝晶粗大。

附圖6表明同一Ti含量時，不同相之間硬度相差很大，TiN相硬度最高(400HV左右)，Ti₂Cu·TiN相硬度(270HV左右)，α-Cu相硬度最低(170HV)。同一相在不同Ti含量時，硬度相差并不大。

上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。