| 增強(qiáng)鈦合金表面納米碳化鈦涂層的鈦基復(fù)合涂層 |
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鈦合金具有低的密度、高的比強(qiáng)度、良好的耐蝕性和耐熱性以及優(yōu)異的生物相容性,在航空航天、石油化工、醫(yī)用設(shè)備、體育器材等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但鈦合金存在硬度低、耐磨性差的缺點(diǎn),阻礙了其在摩擦磨損環(huán)境中的應(yīng)用。因此,鈦合金表面的耐磨涂層具有重要的應(yīng)用價(jià)值和工業(yè)前景。
1 .一種鈦合金表面的納米碳化鈦增強(qiáng)的鈦基復(fù)合涂層的制備方法,其特征在于:以鈦粉、石墨和蔗糖為原料,采用霧化造粒/前驅(qū)體碳化復(fù)合工藝制備鈦-碳復(fù)合粉末;采用等離子噴涂工藝在鈦合金表面沉積復(fù)合涂層;涂層結(jié)構(gòu)為納米碳化鈦彌散分布于鈦基固溶體中;涂層顯微硬度在1000HV0 .2以上。
2 .根據(jù)權(quán)利要求1所述鈦合金表面的納米碳化鈦增強(qiáng)的鈦基復(fù)合涂層的制備方法,其特征在于:原料粉末質(zhì)量百分比如下:鈦粉:65%~85%,石墨:0~20%蔗糖15%~35%;鈦粉粒徑為1~20μm,石墨粒徑為2~5μm。
3 .根據(jù)權(quán)利要求1所述鈦合金表面的納米碳化鈦增強(qiáng)的鈦基復(fù)合涂層的制備方法,其特征在于:包含以下步驟: 1)將鈦粉、石墨和蔗糖按比例混合,在行星球磨機(jī)中濕磨,球磨介質(zhì)為無(wú)水乙醇,球料比為10:1,球磨時(shí)間為0.5-1.5小時(shí); 2)向球磨后的漿料中加入去離子水調(diào)節(jié)其固含量為50~60%,按每千克漿料5ml加入水性分散劑A15溶液,按每千克原料粉末40~50g加入粘結(jié)劑10%PVA溶液,按每千克漿料 0.5~1g加入消泡劑正丁醇,并采用機(jī)械攪拌器,攪拌1~2小時(shí),獲得均勻懸濁漿料;水性分散劑A15為含顏料親和基團(tuán)的聚合物溶液,成分為固含量:40%,丙二醇含量:20%,水含量:40%; 3)將懸濁漿料通過(guò)蠕動(dòng)泵輸送進(jìn)入離心霧化造粒機(jī)進(jìn)行造粒,造粒過(guò)程參數(shù)為進(jìn)氣口溫度180~220℃,出氣口溫度90~100℃,霧化盤轉(zhuǎn)速9000~11000rpm; 4)將造粒粉末在流動(dòng)氬氣保護(hù)的熱處理爐中碳化處理,裝料質(zhì)量為1~2g/cm3,保溫時(shí)間為200℃保溫1~2小時(shí),350℃保溫0 .5~1小時(shí); 5)將碳化粉末機(jī)械篩分,得到粒徑為20~90μm的復(fù)合粉末; 6)將TA7、TB5、TC1、TC2、TC3、TC4鈦合金板表面采用三氧化二鋁顆粒噴砂,作為待噴涂基板; 7)采用等離子噴涂設(shè)備噴涂復(fù)合粉末,在待噴涂基板上沉積納米碳化鈦增強(qiáng)的鈦基復(fù)合涂層。
4 .根據(jù)權(quán)利要求3所述鈦合金表面的納米碳化鈦增強(qiáng)的鈦基復(fù)合涂層的制備方法,其特征在于:步驟7)所述等離子噴涂過(guò)程工藝參數(shù)為:噴涂功率35~45kW,噴涂電流450A~600A,氬氣流量30~40NLPM,氫氣流量10~12NLPM,送粉流量4NLPM。
5 .根據(jù)權(quán)利要求1所述鈦合金表面的納米碳化鈦增強(qiáng)的鈦基復(fù)合涂層的制備方法,其特征在于:所述復(fù)合涂層內(nèi)部碳化鈦尺寸為120~600nm。
6 .根據(jù)權(quán)利要求1所述鈦合金表面的納米碳化鈦增強(qiáng)的鈦基復(fù)合涂層的制備方法,其特征在于:涂層內(nèi)部碳化鈦由復(fù)合粉末中的原料鈦粉和石墨以及蔗糖碳化形成的碳在噴涂過(guò)程中反應(yīng)生成。
本發(fā)明屬于金屬陶瓷涂層制備技術(shù)領(lǐng)域,可用于提升鈦合金表面的耐磨性。以鈦粉、石墨和蔗糖為原料,經(jīng)霧化造粒/前驅(qū)體碳化復(fù)合工藝制備鈦-碳復(fù)合粉末;采用等離子噴涂工藝在鈦合金表面沉積納米碳化鈦增強(qiáng)的鈦基復(fù)合涂層。 本發(fā)明提出利用反應(yīng)噴涂制備納米碳化鈦強(qiáng)化相的工藝,制備的復(fù)合涂層內(nèi)部具有納米級(jí)的碳化鈦增強(qiáng)相,因此具有高的硬度和耐磨性,可以用于各種鈦合金表面以提高其耐磨性。
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