一种钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末及其制备热喷涂涂层的方法技术

本发明专利技术公开了一种钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末及其制备热喷涂涂层的方法，属于表面工程技术领域，其采用58％的镍钛合金粉末和42％的钛包覆镍粉末制备钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末工作层，并且在工作层和基体之间设置一层10μm‑2mm的钛包覆镍粉末过渡层，进而增强了工作层和基体之间的结合强度，镍钛合金粉末中的β相组织为体心立方结构，镍钛合金粉末和钛包覆镍粉末的粒子结构均为球形结构，通过使用体心立方结构的NiTi合金β相组织，减少晶体中的滑移系，提高滑移的应力水平，使合金表面具有良好的耐磨性，形成的涂层具有高抗汽蚀、高抗冲蚀、高结合强度，并适合于水利机械的大面积使用。

A kind of Ti Ni alloy anti cavitation thermal spraying powder and its preparation method of thermal spraying coating

【技术实现步骤摘要】
一种钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末及其制备热喷涂涂层的方法
本专利技术涉及表面工程
，尤其涉及一种钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末及其制备热喷涂涂层的方法。
技术介绍
在水轮机、水泵等水力机械运行过程中，由于旋转而产生的空泡会引起严重的空化磨损现象，对机械材料表面产生破坏，进而引起水力机械效率降低、功率下降。除了空泡产生的汽蚀外，泥沙冲蚀也会导致过流部件磨损失效，迫使机组运行一段时间后便要停机大修，带来巨大的资源和能源的浪费和经济损失。为了提高水轮机过流部件抵抗泥沙磨损的能力，通常采用喷焊技术在水轮机表面形成一层保护层，虽取得了一定的效果，但由于水轮机过流表面曲线复杂以及水轮机磨蚀破坏因素繁多，给强化水轮机过流表面抗磨蚀技术带来许多难题；又因为水轮机叶型的复杂性以及工件厚大等特点，给叶片加热工艺带来很多困难；而叶片应力分布情况复杂，使得水轮机在经历了温度升降后叶片发生变形。因此采用喷焊技术对水轮机(特别是大中型水轮机)进行防护涂层还存在着许多无法克服的工艺困难。激光熔覆技术是一种全新的表面强化技术，它是在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料，经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀等的工艺方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末及其制备热喷涂涂层的方法，通过使用体心立方结构的NiTi合金β相组织，减少晶体中的滑移系，提高滑移的应力水平，使合金表面具有良好的耐磨性，形成的涂层具有高抗汽蚀、高抗冲蚀、高结合强度，并适合于水利机械的大面积使用。本专利技术提供的具体技术方案如下：一方面，本专利技术提供的一种钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末包括58％的镍钛合金粉末和42％的钛包覆镍粉末，镍钛合金粉末中镍原子和钛原子的比例是1:1，钛包覆镍粉末中钛原子和镍原子的比例是2:1，镍钛合金粉末中的β相组织为体心立方结构，镍钛合金粉末和钛包覆镍粉末的粒子结构均为球形结构。可选的，所述镍钛合金粉末中镍粉粒径小于48微米，钛粉粒径小于147微米，镍钛合金粉末的含水率低于10％。可选的，所述钛包覆镍粉末为立方晶体结构，所述钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末形成的涂层中奥氏体相的占比大于80％，所述钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末的延伸率大于40％，所述钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末的屈服强度大于500MPa。另一方面，本专利技术提供的一种采用钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末制备热喷涂涂层的方法包括：(1)对待处理合金基体表面预处理，其中，预处理包括清洗和喷砂表面处理，表面处理完成之后进行机械喷丸处理以实现细化待处理合金基体表面晶相；(2)对待处理合金基体的表面进行热处理，其中，热处理的包括回火和时效处理，通过回火和时效处理降低待处理合金基体的表面应力，提高待处理合金基体与涂层之间的结合强度；(3)在待处理合金基体表面采用超高速激光熔覆技术制备厚度为10μm-2mm的钛包覆镍粉末过渡层；(4)对钛包覆镍粉末过渡层进行时效和喷丸处理；时效处理过程中采用惰性气体进行保护，防止钛包覆镍粉末过渡层发生氧化；(5)采用超高速激光熔覆技术在钛包覆镍粉末过渡层的表面制备钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末工作层。可选的，在超高速激光熔覆过程中采用圆锥形喷嘴，所述圆锥形喷嘴的锥度为30°。可选的，所述方法还包括在所述钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末工作层的表面形成一层厚度为0.2mm的表面复合强化层，其中，所述表面复合强化层采用镍粉包覆碳化铬硬质合金。可选的，所述钛包覆镍粉末过渡层与所述钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末工作层之间的厚度比为1:3。本专利技术的有益效果如下：本专利技术实施例提供一种钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末及其制备热喷涂涂层的方法，采用58％的镍钛合金粉末和42％的钛包覆镍粉末制备钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末工作层，并且在工作层和基体之间设置一层10μm-2mm的钛包覆镍粉末过渡层，进而增强了工作层和基体之间的结合强度，镍钛合金粉末中的β相组织为体心立方结构，镍钛合金粉末和钛包覆镍粉末的粒子结构均为球形结构，通过使用体心立方结构的NiTi合金β相组织，减少晶体中的滑移系，提高滑移的应力水平，使合金表面具有良好的耐磨性，形成的涂层具有高抗汽蚀、高抗冲蚀、高结合强度，并适合于水利机械的大面积使用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的一种采用钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末制备热喷涂涂层的方法采用的送粉头结构示意图。图2为本专利技术实施例的一种采用钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末制备热喷涂涂层的方法采用的送粉头等轴侧结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供的一种钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末包括58％的镍钛合金粉末和42％的钛包覆镍粉末，镍钛合金粉末中镍原子和钛原子的比例是1:1，钛包覆镍粉末中钛原子和镍原子的比例是2:1，镍钛合金粉末中的β相组织为体心立方结构，镍钛合金粉末和钛包覆镍粉末的粒子结构均为球形结构，球形结构的镍钛合金粉末和钛包覆镍粉末具有良好的流动性，可以降低粉末流动过程中的阻力，避免粉末被过度加热和氧化，配合超高速激光熔覆技术可以实现良好的涂层表面质量。并且镍钛合金粉末中镍粉粒径小于48微米，钛粉粒径小于147微米，镍钛合金粉末的含水率低于10％。进一步的，本专利技术实施例提供的一种钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末中的钛包覆镍粉末为立方晶体结构，钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末形成的涂层中奥氏体相的占比大于80％，钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末的延伸率大于40％，钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末的屈服强度大于500MPa。本专利技术实施例提供的一种钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末中采用的镍本身为一种耐蚀材料，镍可以作为合金化元素在相当大的成分范围内与其他金属元素进行冶金相熔；并且镍可以在基体表面形成钝化膜，提高基体在中性、还原性和碱性环境中耐蚀性，提高基体材料的耐氯离子和应力腐蚀性能，镍形成的涂层在天然水、淡水中有很强的耐蚀能力；镍钛合金粉末中的β相组织为体心立方结构，体心立方结构晶体中的滑移系较少，启动滑移的应力水平较高，使其形成的涂层具有良好的耐磨性；镍钛合金粉末在形成涂层的过程中析出弥散分布的强化相，使基体与涂层合金保持共格关系，不易剥落；镍钛合金的应力诱发相变具有可逆性，使NiTi合金的极限弹性应变明显提高，与一般合金相比高1-2个数量级，使其具有高变形能力，镍钛合金具有高阻尼和消震特性，能够有效降低摩擦过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末，其特征在于，所述钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末包括58％的镍钛合金粉末和42％的钛包覆镍粉末，镍钛合金粉末中镍原子和钛原子的比例是1:1，钛包覆镍粉末中钛原子和镍原子的比例是2:1，镍钛合金粉末中的β相组织为体心立方结构，镍钛合金粉末和钛包覆镍粉末的粒子结构均为球形结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末，其特征在于，所述钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末包括58％的镍钛合金粉末和42％的钛包覆镍粉末，镍钛合金粉末中镍原子和钛原子的比例是1:1，钛包覆镍粉末中钛原子和镍原子的比例是2:1，镍钛合金粉末中的β相组织为体心立方结构，镍钛合金粉末和钛包覆镍粉末的粒子结构均为球形结构。


2.根据权利要求1所述的钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末，其特征在于，所述镍钛合金粉末中镍粉粒径小于48微米，钛粉粒径小于147微米，镍钛合金粉末的含水率低于10％。


3.根据权利要求1所述的钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末，其特征在于，所述钛包覆镍粉末为立方晶体结构，所述钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末形成的涂层中奥氏体相的占比大于80％，所述钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末的延伸率大于40％，所述钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末的屈服强度大于500MPa。


4.一种采用钛镍合金抗汽蚀热喷涂粉末制备热喷涂涂层的方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)对待处理合金基体表面预处理，其中，预处理包括清洗和喷砂表面处理，表面处理完成之后进行机械喷丸处理以实现细化待处理合...

【专利技术属性】
技术研发人员：任红旗，郑学正，郭本，苟琼，
申请(专利权)人：西安宇丰喷涂技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61