一种钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法技术

本发明专利技术属于制备钛合金涂层技术领域，具体为一种钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，适用于大厚度增加钛合金表面硬度涂层。首先采用丙酮将钛合金表面进行清洗，并吹干；其次将钛合金粉末逐层均匀铺在清洗的钛合金表面，每层厚度为0.2～0.4mm，每铺一层按压一层；最后将钛合金工件放入真空钎焊炉内焊接。本发明专利技术提供的方法具有装配要求低，焊接厚度大，工件变形小，接头性能好，焊接质量高，易于实现等特点。本发明专利技术的焊接方法可有效对钛合金表面进行大厚度表面强化处理，提高焊接的厚度和硬度，达到或接近钛合金本体的耐蚀性，接近钛合金本体比重。从而，解决现有技术中存在钛合金涂层薄，抗冲击能力差，与基体结合不好等缺点。

Preparation of a Titanium Alloy Coating with Large Thickness and High Hardness

The invention belongs to the technical field of preparing titanium alloy coatings, in particular to a preparation method of titanium alloy coatings with large thickness and high hardness, and is suitable for coating with large thickness and increasing surface hardness of titanium alloy. Firstly, the surface of titanium alloy is cleaned by acetone and dried. Secondly, the titanium alloy powder is evenly laid on the surface of the cleaned titanium alloy layer by layer, each layer is 0.2-0.4 mm thick, each layer is pressed one layer. Finally, the titanium alloy workpiece is welded in the vacuum brazing furnace. The method provided by the invention has the characteristics of low assembly requirement, large welding thickness, small workpiece deformation, good joint performance, high welding quality and easy realization. The welding method of the invention can effectively strengthen the titanium alloy surface with large thickness, improve the thickness and hardness of the welding, achieve or approach the corrosion resistance of the titanium alloy body, and approach the specific gravity of the titanium alloy body. Thus, the shortcomings of the existing technology, such as thin titanium alloy coating, poor impact resistance and poor bonding with the matrix, are solved.

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法
本专利技术属于制备钛合金涂层
，具体为一种钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法。
技术介绍
钛合金具是继钢、镁、铝之后发展的一种应用广泛新型材料，具有比强度高，耐腐蚀性能、高温性能、抗疲劳性能和蠕变性能好等特点，在航天、医疗、化工等领域有广泛应用。传统涂层一般采用热喷涂方法，将涂层材料研磨成粉末后，加热成熔融或半熔融状态，经气体加速喷涂在零件上。钛及钛合金化学性质活泼，通过对其添加涂层可以提高其综合性能，并延长器件的使用寿命。然而，钛合金在高温下对氧、氮和氢亲和力强。采用传统喷涂方法对钛合金制备大厚度涂层时，残余应力大，易形成气孔、微裂纹等缺陷，且工序繁琐。目前普遍存在钛合金涂层薄，抗冲击能力差，与基体结合不好等缺点，有关钛及钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法鲜有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，解决现有技术中存在钛合金涂层薄，抗冲击能力差，与基体结合不好等缺点，适用于大厚度增加钛合金表面硬度涂层。本专利技术的技术方案是：一种钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，具体步骤如下：步骤一：制备多元钛合金粉末，采用分析天平，将纯钛粉、纯铜粉、纯镍粉按照不同的重量比称量，精确到0.0001g，放置在清洗干净球磨罐中，球磨罐先采用超声波清洗、再用丙酮擦拭并烘干，混粉2～3h，多元合金粉末混合物组分组成有：Cu、Ni、Ti，不同含量的合金粉末制备硬度不同涂层，根据硬度不同对合金粉末进行配置；步骤二：钛合金工件表面首先进行喷砂处理，其次用手柄将其表面打磨，最后采用氢氟酸与硝酸配置的混合液进行酸洗，酸洗后用大量水清洗并吹干；步骤三：将步骤一制备的钛合金混合粉逐层均匀平铺在清洗后钛合金表面，每层厚度为0.2～0.4mm，每铺一层轻轻按压一层直至总厚度为1～3mm；步骤四：将放置好涂层的钛合金工件放入真空钎焊炉进行焊接，焊接规范设置：以6～8℃/min升温至920～940℃，保温80～100min，随炉冷，冷却至40℃以下出炉，加热过程中真空压力小于10-2Pa。所述的钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，步骤一中，按重量份数计，纯钛粉20～50份，纯铜粉10～50份，纯镍粉0～30份。所述的钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，步骤一中，优选的，按重量份数计，纯钛粉25～50份，纯铜粉10～30份，纯镍粉20～30份。所述的钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，步骤二中，按体积百分比计，氢氟酸与硝酸配置的混合液组成为：氢氟酸1～3％，硝酸18～22％，余量为水。所述的钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，步骤四中，真空压力范围为10-2～10-3Pa。所述的钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，步骤四中，优选的焊接规范设置：以7℃/min升温至930℃，保温90min，随炉冷，冷却至40℃以下出炉。本专利技术的设计原理和思想是：钛及钛合金化学性质活泼，通过对其添加涂层可以提高其综合性能，并延长器件的使用寿命。钛合金在高温下对氧、氮和氢亲和力强，故采用真空炉进行制备钛合金涂层，能有效的预防钛合金与其他杂质反应。采用传统喷涂方法对钛合金制备大厚度涂层时，残余应力大，易形成气孔、微裂纹等缺陷，且工序繁琐。粉末冶金具有独特的化学组成、机械、物理性能，可以直接制成成品，易于实现等特点。并且，采用钛合金粉末制备涂层，可以通过调节合金元素的成分和比例，制作硬度有区别的涂层，以便满足人们对不同硬度的需求。钛合金具有密度小、强度高、耐腐蚀性好等特点，通过多元钛合金粉末制备的钛合金涂层，也将具备优异的物理化学性能。本专利技术的优点及有益效果是：1、本专利技术原料为钛合金多元合金粉末，钛合金多元合金粉末组分组成有：Cu、Ni、Ti，该方法具有装配要求低，焊接厚度大，工件变形小，接头性能好，焊接质量高，易于实现等特点。2、本专利技术的焊接方法可有效对钛合金表面进行大厚度表面强化处理，提高焊接的厚度和硬度，达到或接近钛合金本体的耐蚀性，接近钛合金本体比重。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的描述，以便本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但下述实例并非是对本专利技术保护范围的限定。在具体实施过程中，本专利技术钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，设计钛合金大厚度高硬度涂层的控制步骤：步骤一：制备多元合金粉末，采用分析天平，将纯钛粉、纯铜粉、纯镍粉按照不同的重量比称量，精确到0.0001g，放置在清洗干净球磨罐中，球磨罐先用超声波清洗再用丙酮擦拭并烘干，混粉2～3h，多元钛合金粉末原料混合物由以下组分组成：Cu、Ni、Ti。按重量份数计，根据成分不同配置多元合金粉JYJ1(Cu:25～50份，Ni:大于0～10份，Ti:25～50份)，JYJ2(Cu:10～25份，Ni:5～15份，Ti:20～50份)，JYJ3(Cu:10～20份，Ni:20～30份，Ti:25～50份)。步骤二：钛合金工件表面首先进行喷砂处理，然后用手柄将其表面打磨，最后采用氢氟酸与硝酸配置的混合液进行酸洗，酸洗后用大量水清洗并吹干。步骤三：将步骤一制备的钛合金混合粉逐层均匀平铺在清洗后钛合金表面，每层厚度为0.2～0.4mm，每铺一层轻轻按压一层直至总厚度约为2mm；步骤四：将放置好涂层的钛合金工件放入真空钎焊炉焊接，焊接规范设置：以7℃/min升温至930℃，保温90min，随炉冷，冷却至40℃以下出炉，加热过程中真空压力不大于10-2Pa。实施例通过对多元合金粉末JYJ1(Cu:25～50份，Ni:大于0～10份，Ti:25～50份)，JYJ2(Cu:10～25份，Ni:5～15份，Ti:20～50份)，JYJ3(Cu:10～20份，Ni:20～30份，Ti:25～50份)，进行涂层硬度测试，采用维氏硬度计对涂层进行硬度测试，多元合金粉JYJ1、JYJ2、JYJ3制备的涂层硬度值HV约为511、572、682。通过力学性能测试，多元合金粉末JYJ1、JYJ2、JYJ3的抗拉强度值在1000MPa左右。采用重量法进行腐蚀实验，在20wt％盐酸溶液，水浴温度50℃，浸泡5小时，多元合金粉JYJ1、JYJ2、JYJ3和基材制备的涂层腐蚀率分别为2.60×10-5g/(mm2·h)、2.01×10-5g/(mm2·h)、1.27×10-5g/(mm2·h)、1.01×10-5g/(mm2·h)涂层腐蚀速率与基材腐蚀速率接近，这表明涂层具有较高的耐蚀性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一：制备多元钛合金粉末，采用分析天平，将纯钛粉、纯铜粉、纯镍粉按照不同的重量比称量，精确到0.0001g，放置在清洗干净球磨罐中，球磨罐先采用超声波清洗、再用丙酮擦拭并烘干，混粉2～3h，多元合金粉末混合物组分组成有：Cu、Ni、Ti，不同含量的合金粉末制备硬度不同涂层，根据硬度不同对合金粉末进行配置；步骤二：钛合金工件表面首先进行喷砂处理，其次用手柄将其表面打磨，最后采用氢氟酸与硝酸配置的混合液进行酸洗，酸洗后用大量水清洗并吹干；步骤三：将步骤一制备的钛合金混合粉逐层均匀平铺在清洗后钛合金表面，每层厚度为0.2～0.4mm，每铺一层轻轻按压一层直至总厚度为1～3mm；步骤四：将放置好涂层的钛合金工件放入真空钎焊炉进行焊接，焊接规范设置：以6～8℃/min升温至920～940℃，保温80～100min，随炉冷，冷却至40℃以下出炉，加热过程中真空压力小于10

【技术特征摘要】
1.一种钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一：制备多元钛合金粉末，采用分析天平，将纯钛粉、纯铜粉、纯镍粉按照不同的重量比称量，精确到0.0001g，放置在清洗干净球磨罐中，球磨罐先采用超声波清洗、再用丙酮擦拭并烘干，混粉2～3h，多元合金粉末混合物组分组成有：Cu、Ni、Ti，不同含量的合金粉末制备硬度不同涂层，根据硬度不同对合金粉末进行配置；步骤二：钛合金工件表面首先进行喷砂处理，其次用手柄将其表面打磨，最后采用氢氟酸与硝酸配置的混合液进行酸洗，酸洗后用大量水清洗并吹干；步骤三：将步骤一制备的钛合金混合粉逐层均匀平铺在清洗后钛合金表面，每层厚度为0.2～0.4mm，每铺一层轻轻按压一层直至总厚度为1～3mm；步骤四：将放置好涂层的钛合金工件放入真空钎焊炉进行焊接，焊接规范设置：以6～8℃/min升温至920～940℃，保温80～100min，随炉冷，冷却至40℃以下出炉，加...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东生，莫新荣，
申请(专利权)人：沈阳金研激光再制造技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21