一种氮化钛纳米多层涂层叶轮及其制备方法技术

本发明专利技术属于输送各种流体介质的化学工业用耐腐蚀泵领域，特别涉及一种氮化钛纳米多层涂层叶轮及其制备工艺，叶轮基体材料为25钢，叶轮基体表面为氮化钛高硬度涂层，叶轮基体与表面氮化钛高硬度涂层之间含有一层钛过渡层。具体工艺包括前处理、离子清洗、沉积钛过渡层、沉积表面氮化钛高硬度层。氮化钛纳米多层涂层叶轮可以保持较高硬度的同时提高涂层的韧性和与基体间的结合强度，从而提高涂层的耐冲击性和耐磨性，延长叶轮的使用寿命；该制备工艺容易掌握，生产过程稳定可靠。用该方法制备的叶轮，与未涂层的叶轮相比，耐磨性和耐腐蚀性能有大幅度提高；该氮化钛纳米多层涂层可广泛用于各种耐腐蚀泵类叶轮的涂层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料涂层领域和化学工业用耐腐蚀泵领域，特别涉及一种氮化钛纳米多层涂层叶轮及其制备工艺。
技术介绍
目前，广泛用于化工、石油、制药、农药、酸洗、染料、油漆、冶炼、造纸、电镀、矿山、 冶金、食品等行业输送液体的离心泵有许多种，对于输送腐蚀介质的离心泵的耐腐蚀问题一直是广大科技工作者关注的问题。现有的耐腐蚀泵主要采用钛合金、不锈钢、玻璃钢、硅铁、氟塑料、超高分子量聚乙烯等耐腐蚀材料制成。其中有的材料价格较贵，有的材料制造工艺复杂，尤其是有的材料对强腐蚀介质的抗腐蚀性差或在热加工过程中产生剧毒物质， 降低了其使用寿命并严重影响了耐腐蚀泵的推广应用。氮化钛、氮化锆等氮化物自上世纪70年代成功应用于切削刀具的涂层，可使得刀具性能和使用寿命大大提高。氮化物单涂层具有相对较差的韧性和耐磨性，通过制备多层复合结构的涂层可以显著提高硬质涂层的韧性、结合强度和耐磨性等综合性能。纳米多层复合结构已经成为涂层的发展方向
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有耐腐蚀泵叶轮材料的上述不足，并克服涂层与叶轮基体结合强度小的不足，提供一种氮化钛纳米多层涂层叶轮及其制备工艺，提高叶轮的耐腐蚀性能，与现有技术相比，该方法具有节能、制造工艺简单、制造成本的等有点，可明显提高耐腐蚀泵的使用性能和使用寿命。本专利技术通过以下方式实现一种氮化钛纳米多层涂层叶轮，叶轮基体材料为25钢，涂层为纳米钛和氮化钛，叶轮基体表面为氮化钛高硬度涂层，为了提高氮化钛与叶轮基体之间的结合强度，叶轮基体与表面氮化钛高硬度涂层之间含有一层钛过渡层。制备所述的氮化钛纳米多层涂层叶轮的方法是沉积方式为电弧离子镀沉积 20(T300nm的钛过渡层，然后沉积厚度为50(T600nm的氮化钛，具体步骤如下(1)前处理将叶轮基体表面抛光，去除表面油污、锈迹等杂质，然后依次放入酒精和丙酮中，超声波清洗各30min，去除叶轮基体表面油污和附着物，电吹风干燥充分后迅速放入镀膜机，抽真空至5.0父10_^1，加热至4201，保温10(Tl30min ；(2)离子清洗通氩气，其压力为1.5Pa，开启偏压电源，电压800V，占空比O. 2，辉光放电清洗40min ;降低偏压至600V,占空比O. 2,开启离子源离子清洗60min,开启钛祀的电弧源，偏压400V，靶电流50A，离子轰击钛靶IOmin ；(3)沉积钛过渡层调整氩气气压O.5^0. 6Pa，偏压降至250V，沉积温度250°C，钛靶电流80A，电弧镀钛过渡层l(Tl5min ；(4)沉积氮化钛层，IS气气 压O.5Pa,偏压200V,沉积温度300°C,电弧镀氮化钛层30min ；(5)后处理关闭各电源，离子源及气体源，涂层结束。通过上述工艺制备的氮化钛纳米多层涂层叶轮，叶轮表面为氮化钛高硬度涂层， 叶轮基体与涂层之间有钛过渡层，以减小残余应力，增加涂层与叶轮基体间的结合强度。本专利技术氮化钛纳米多层涂层叶轮，含有高硬度氮化钛涂层和韧性金属钛，可以保持较高硬度的同时提高涂层的韧性和与叶轮基体间的结合强度，从而提高涂层的耐磨性， 这种纳米多层涂层结构，可以有效弥补氮化钛单涂层韧性较差的不足，显著减小叶轮的磨损，延长耐腐蚀泵的使用寿命，该纳米多层涂层叶轮制备工艺容易掌握，生产过程稳定可O附图说明附图1是本专利技术的氮化钛纳米多层涂层结构示意图。具体实施方式下面给出本专利技术的两个实施例实施例一按照氧化铝97%、透辉石3%的质量百分比称取原料；将称好的原料混合，加 Λ O. 8% (质量百分数，下同)PVA和O. 5%聚丙稀酸铵，与去离子水以3 2的质量比混合， 装入聚氨酯制成的球磨桶中强化球磨100小时后进行喷雾造粒处理；喷雾压力为O.1MPa, 干燥器入口热风温度控制在35(T400°C，出口温度为95 110°C，进料速度控制在l(Tl4ml/ min，喷孔直径为Imm ;将造粒后的混合粉体进行真空注浆成型，真空注浆的毛坯脱模后在 2(T30°C的温度下进行室温干燥，干燥后的毛坯在180 MPa的油压下进行冷等静压压实，保压时间为10 min ;以纯氧化铝粉作为填粉将冷等静压后的陶瓷毛坯放入燃气节能间歇式烧结炉在空气中埋烧，烧结温度1500°C，升温时间为70小时，保温时间为15小时，保温后随炉冷却；烧结出炉的产品毛坯在数控脆性材料加工中心上采用金刚石砂轮进行粗磨、精磨加工，即可制备高韧性、高强度、低成本的大尺寸氧化铝陶瓷制品。实施例二 其他同实施例一，不同之处是按照氧化铝93%、透辉石4%、氧化铁3%的质量百分比称取原料；喷雾造粒时粘结剂含量为1%，分散剂`含量为O. 8% ;冷等静压油压为 200 MPa，烧结温度为1580°C。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化钛纳米多层涂层叶轮及其制备方法，叶轮基体材料为25钢，其特征在于：涂层为纳米钛和氮化钛，叶轮基体表面为氮化钛高硬度涂层，叶轮基体与表面氮化钛高硬度涂层之间含有一层钛过渡层。

【技术特征摘要】
1.一种氮化钛纳米多层涂层叶轮及其制备方法，叶轮基体材料为25钢，其特征在于 涂层为纳米钛和氮化钛，叶轮基体表面为氮化钛高硬度涂层，叶轮基体与表面氮化钛高硬度涂层之间含有一层钛过渡层。2.根据权利要求1所述一种氮化钛纳米多层涂层叶轮及其制备方法，其特征在于沉积方式为电弧离子镀沉积20(T300nm的钛过渡层，然后沉积厚度为50(T600nm的氮化钛，具体步骤如下(1)前处理将叶轮基体表面抛光，去除表面油污、锈迹等杂质，然后依次放入酒精和丙酮中，超声波清洗各30min，去除叶轮基体表面油污和附着物，电吹风干燥充分后迅速放入镀膜机，抽真空至5.0父10_^1，加热至4201...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮申，刘长霞，孙军龙，杨镇宁，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：