[发明专利]大厚度TiB2涂层的等离子弧制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷技术领域，特别是涉及大厚度TiB₂涂层的等离子弧制备方法。

背景技术

TiB₂基陶瓷材料具有高熔点、高硬度、低密度、极好的高温稳定性、抗热震性，而且在室温和高温都具有优异的化学稳定性、抗熔盐和熔融金属腐蚀性能，因而是一种非常优异的耐高温磨损、磨蚀材料；特别是它在高温条件具有优良的高温导电性能、且不易挥发，从而成为少数几种在2500以上应用的耐高温结构材料。

为了制备致密的二硼化钛基陶瓷涂层，现有的方法是采用直接在灼热的工件表面还原成热分解卤化硼与卤化钛的蒸汽的方法制备二硼化钛基陶瓷涂层，但用这方法获得的TiB2涂层很薄(微米级)，而且与基体之间的结合力很差。另外还可以采用灼热的金属钛表面还原卤化硼并使硼扩散到金属基体中去的方法制备二硼化钛基陶瓷涂层，但只能在金属钛基合金表面制备，而且也很薄(微米级)。要制备大厚度TiB₂涂层目前还没有办法。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提出了大厚度TiB₂涂层的等离子弧制备方法。采用等离子熔敷的方法在铁基金属表面制备TiB2涂层，厚度可达5mm以上。

本发明的具体方法如下：

本发明的大厚度TiB₂涂层的等离子弧制备方法，步骤如下：

(1)打底层制备：将20-300目钛铁合金粉与20-1000目B₄C的混合粉末，FeTi∶B₄C的质量组成中Ti∶B元素的质量比在1.5-4.0∶1；粉末混合均匀后熔敷在除锈后的钢板表面；

(2)盖面层制备：配制20-300目钛粉与20-1000目B或B4C的混合粉末，Ti∶B质量组成比例在1.5-2.5∶1，熔敷在步骤(1)完成的钢板表面的打底层上。

所述的步骤(1)或步骤(2)中的混合粉中分别或同时添加占总粉末质量0.10-20％wt的Ni或0.10-15％wt的Ti、Cr或Nb金属粉的一种或两种以上的混合。所述的Nb金属粉是纯金属粉或是含相当Nb量的Nb-Fe合金粉。

所述的步骤(1)或步骤(2)熔敷的方法是采用送粉式熔敷的同轴送粉的等离子弧熔敷，或用水玻璃将粉末混合后的预涂层式熔敷；步骤(1)或步骤(2)熔敷的方法是相同的或不同的。

本发明的送粉式熔敷是将粉末混合均匀后采用同轴送粉的方法进行等离子弧熔敷，转移弧电流：100-320A、转移弧电压：32-40V、摆动频率：10-40次/min、焊速：30-100mm/min、送粉速度10-50g/min。

本发明的预涂层式熔敷是用水玻璃将粉末混合后预涂于钢板表面，使预涂层厚度达到3-6mm，然后将涂有该涂层的钢板经室温干燥4-8小时后，再经100-600℃烘干30-60min种后用等离子弧将钢板表面的涂层重熔，转移弧电流：100-320A、转移弧电压：32-40V、摆动频率：10-40次/min、焊速：30-100mm/min。

在采用送粉式制备盖面层时，可以在打底层熔敷完成以后连续进行盖面层制备，在采用预涂层式等离子弧熔敷制备盖面层时应等待打底层冷却到50℃以下再在打底层表面进行盖面层原料的涂敷，烘干和熔敷，其中烘干工艺同打底层(1)。

打底层和在打底层上面的盖面层共同组成了大厚度TiB₂涂层。

本发明的优点是：在钢基体表面上形成致密的高熔点TiB₂基复合涂层，而且涂层与基体冶金结合，涂层厚度可达5mm以上。等离子弧熔敷工艺又是一种简便的连续制备TiB₂涂层(包括大厚度涂层)制备方法，因此，利用等离子弧条件下TiB₂基复合陶瓷的原位合成与制备技术可以方便地制备抗高温磨损、高温磨蚀(特别是液态金属中抗磨损零件如热镀锌、热镀铝生产线中的沉没辊、轴承、搅拌器等)、抗火焰和电弧烧蚀(如开关触点)、抗热辐射、高温导电零件或在各种金属材料表面制备涂层。由于它对各种电磁波和射线具有很高的反射率，因而也可用该技术制备各种关键设施的屏蔽涂层。

附图说明

图1：实施例4的电镜照片。

具体实施方式

实施例1：