一種鈦合金表面制備多主元合金涂層的方法技術

本發明專利技術公開了一種鈦合金表面制備多主元合金涂層的方法，該方法包括等離子噴涂工序和激光重熔工序，所述等離子噴涂工序為：將預先配比好的多主元合金粉末噴涂在鈦合金零件的表面，并在噴涂過程中進行氬氣保護，從而在所述鈦合金零件表面形成等離子噴涂層，所述多主元合金粉末由以下相應摩爾百分比的成分構成：12～20％的V，12～20％的Cr，12～20％的Al，12～20％的Si，12～20％的Cu，1～10％的Ti，10-18％的Mo；所述激光重熔工序為：采用激光器對所述等離子噴涂層進行重熔處理，并在重熔過程中采用氬氣進行冷卻和保護，從而在所述鈦合金零件的表面形成致密、結合強度高的涂層。本發明專利技術所制得的鈦合金表面涂層能夠同時提高鈦合金的耐磨、抗氧化、阻燃等性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，屬于材料表面處理和強化

技術介紹
鈦及鈦合金具有比重低、比強度高、屈強比高、抗腐蝕性能強和在高溫條件下力學性能良好等優點，在許多領域中有逐漸增多的應用。但由于鈦合金存在摩擦系數高并且波動較大、耐磨性不好、達到一定溫度后抗氧化性能低、容易被點燃并且火焰有自發蔓延的傾向等問題，其更廣泛的應用受到了限制。由于鈦合金的這些問題大多數不是材料整體性能的體現，主要與表面性能相關，用表面改性技術來解決是一個比較理想的選擇。表面改性技術在提高表面性能的同時，保持了鈦合金整體力學性能以及比重低、比強度高等優點。微弧氧化、等離子噴涂、超音速噴涂、離子注入、電子束沉積、激光氮化、雙層輝光離子滲等技術都被應用于鈦合金表面改性。這些技術在改善鈦合金的摩擦磨損、高溫氧化、阻燃等性能方面取得了一定效果，但是這些表面技術也都有各自的局限性，普遍存在著或涂覆層薄，或抗沖擊性能差，或與基體結合弱，或顯著降低基體疲勞性能等缺點，需要發展具有更高性能的涂層材料及制備技術。
技術實現思路
本專利技術目的是:針對上述技術問題，提供，所制得的表面涂層與鈦合金基體相結合，能夠同時提高鈦合金的耐磨、抗氧化、阻燃? f生會bo本專利技術的技術方案是:，其特征在于該方法包括等離子噴涂工序和激光重熔工序，所述等離子噴涂工序為:將預先配比好的多主元合金粉末噴涂在鈦合金零件的表面，并在噴涂過程中進行氬氣保護，從而在所述鈦合金零件表面形成等離子噴涂層，所述多主元合金粉末由以下相應摩爾百分比的成分構成:12?20%的V，12?20%的Cr，12?20%的 Al，12 ?20%的 Si，12 ?20%的 Cu，l ?10%的 Ti，10-18%的 Mo ；所述激光重熔工序為:采用激光器對所述等離子噴涂層進行重熔處理，并在重熔過程中采用氬氣進行冷卻和保護，從而在所述鈦合金零件的表面形成致密、結合強度高的涂層。本專利技術在上述技術方案的基礎上，還包括以下優選方案:該方法還包括清洗與噴砂工序，且該清洗與噴砂工序在所述等離子噴涂工序之前進行，所述清洗與噴砂工序為:對所述鈦合金零件用丙酮進行清洗，并在清洗完成后，對所述鈦合金零件進行噴砂粗化處理。在所述等離子噴涂工序中，所形成的等離子噴涂層的厚度為0.3?0.6_。在所述激光重熔工序中，所述的激光器是最大功率為5kW的TJ-HL-T5000型0)2激光器。在所述激光重熔工序中，采用氬氣進行冷卻和保護時，所述氬氣的流量為2.0L/min0在所述激光重熔工序中，調節激光功率范圍為650-850?，掃描速率為3-5mm/s，光斑直徑為3-4.5mm，搭接率為30%。本專利技術的優點是:本專利技術采用等離子噴涂+激光表面重熔的方法在鈦合金的表面形成耐磨阻燃抗氧化的合金化層，涂層材料是由多種合金元素按等摩爾比或近等摩爾比配制形成的多主元合金，其具有高熵效應，緩慢擴散效應，納米相強化及超高晶格畸變等特點，有利于保持合金的高韌性，并可以賦予鈦合金材料高的硬度、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等多種優異性能。【具體實施方式】以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用于說明本專利技術而不限于限制本專利技術的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據具體廠家的條件做進一步調整，未注明的實施條件通常為常規實驗中的條件。實施例1:本實施例這種鈦合金表面制備多主元合金涂層的方法包括以下工序:1)清洗與噴砂工序:對TC4鈦合金零件用丙酮進行清洗；為了提高多主元合金涂層和鈦合金基體的結合強度，在清洗完成后，進行噴砂粗化處理。2)等離子噴涂工序:用等離子噴涂設備將預先配比好的多主元合金粉末噴涂在鈦合金零件表面，并在噴涂過程中進行氬氣保護，從而在所述鈦合金零件表面形成等離子噴涂層，本例中該等離子噴涂層的厚度為0.3_，即噴涂厚度為0.3mmο所述多主元合金粉末由以下相應摩爾百分比的成分構成:12% 的 V，18% 的 Cr，17% 的 Α1，19% 的 Si，16% 的 Cu，1 % 的 Ti，17% 的 Mo。3)激光重熔工序(為了提高涂層與基體的結合強度，在等離子噴涂涂層的基礎上再進行激光重熔):采用最大功率為5kW的TJ-HL-T5000型0)2激光器對等離子噴涂表面進行重熔處理，重熔過程中采用氬氣進行冷卻和保護，氬氣流量為2.0L/min，調節激光功率為650w，掃描速率為5mm/s，光斑直徑為4.5mm,搭接率為30%，經激光重熔加工后，便在鈦合金零件的表面形成致密、結合強度高的涂層，即本專利技術所說的“多主元合金涂層”。經實驗測試，本實施例采用的鈦合金和制備的涂層，與GCrl5對摩1小時，涂層的相對耐磨性是TC4鈦合金基體的3.6倍。800°C空氣中氧化50小時，涂層的氧化增重是鈦合金基體的0.33倍。阻燃試驗采用液滴法進行。將熔化并燃燒的TC4鈦合金液滴滴到TC4鈦合金試樣表面，試樣很快與液滴一起燃燒，而滴涂層試樣表面，直到液滴燒燼，所有參與試驗的試樣均沒有燃燒。實驗表明，該涂層提高了鈦合金的耐磨阻燃抗高溫氧化性能。實施例2:本實施例這種鈦合金表面制備多主元合金涂層的方法包括以下工序:1)清洗與噴砂工序:對TA15鈦合金零件用丙酮進行清洗；在清洗完成后，進行噴砂粗化處理。2)等離子噴涂工序:用等離子噴涂設備將預先配比好的多主元合金粉末噴涂在鈦合金零件表面，并在噴涂過程中進行氬氣保護，從而在所述鈦合金零件表面形成等離子噴涂層，本例中該等離子噴涂層的厚度為0.5mm，即噴涂厚度為0.5mm ( 一般以0.3?0.6mm厚度為佳)。所述多主元合金粉末由以下相應摩爾百分比的成分構成:19 %的V，15 %的Cr，19 %的A1，13 %的3116%的01，4%的 Ti，14%的 Mo。3)激光重熔工序:采用最大功率為5kW的TJ-HL-T5000型0)2激光器對等離子噴涂表面進行重熔處理，重熔過程中采用氬氣進行冷卻和保護，流量為2.0L/min，調節激光功率為850w，掃描速率為3mm/s，光斑直徑為3.5_，搭接率為30%，經激光重熔加工后，便在鈦合金零件的表面形成致密、結合強度高的涂層，即本專利技術所說的“多主元合金涂層”。經實驗測試，本實施例采用的鈦合金和制備的涂層，與GCrl5對摩1小時，涂層的相對耐磨性是TA15鈦合金基體的3.9倍。800°C空氣中氧化50小時，涂層的氧化增重是鈦合金基體的0.31倍。阻燃試驗采用液滴法進行。將熔化并燃燒的TA15鈦合金液滴滴到TA15鈦合金試樣表面，試樣很快與液滴一起燃燒，而滴涂層試樣表面，直到液滴燒燼，所有參與試驗的試樣均沒有燃燒。實驗表明，該涂層提高了鈦合金的耐磨阻燃抗高溫氧化性能。在上述兩實施例中，“清洗與噴砂工序”是為了對鈦合金基體進行表面處理，以提高多主元合金涂層和鈦合金基體間的結合強度。當然，上述實施例只為說明本專利技術的技術構思及特點，其目的在于讓人們能夠了解本專利技術的內容并據以實施，并不能以此限制本專利技術的保護范圍。凡根據本專利技術主要技術方案的精神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本專利技術的保護范圍之內。【主權項】1.，其特征在于:該方法包括等離子噴涂工序和激光重熔工序， 所述等離子噴涂工序為:將預先配比好的多主元合金粉末噴涂在鈦合金零件的表面，并在噴涂過程中進行氬氣保護，從而在所述鈦本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鈦合金表面制備多主元合金涂層的方法，其特征在于：該方法包括等離子噴涂工序和激光重熔工序，所述等離子噴涂工序為：將預先配比好的多主元合金粉末噴涂在鈦合金零件的表面，并在噴涂過程中進行氬氣保護，從而在所述鈦合金零件表面形成等離子噴涂層，所述多主元合金粉末由以下相應摩爾百分比的成分構成：12～20％的V，12～20％的Cr，12～20％的Al，12～20％的Si，12～20％的Cu，1～10％的Ti，10?18％的Mo；所述激光重熔工序為：采用激光器對所述等離子噴涂層進行重熔處理，并在重熔過程中采用氬氣進行冷卻和保護，從而在所述鈦合金零件的表面形成致密、結合強度高的涂層。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭鄖，黃燦，
申請(專利權)人：鄭鄖，黃燦，
類型：發明
國別省市：上海;31