[发明专利]钛合金表面形成的耐磨-耐高温涂层及其实现方法

说明书

一种钛合金表面形成的耐磨‑耐高温涂层及其实现方法，采用电极材料为11Cr15Ni25Mo6NMn2、纯铝、硬质合金T15K6、BK6M或用铝热法获得合金W‑Cr‑Co，在TA15、TC6或TC1的钛合金表面通过电火花熔炼方式实现表面涂层的制备；本发明通过从矿物原料中选择有效和便宜的电极材料，用电火花熔炼方法给钛合金表面施以耐磨‑耐热涂层。

技术领域

本发明涉及的是一种合金表面处理领域的技术，具体是一种钛合金表面形成的耐磨-耐高温涂层及其实现方法。

背景技术

在航空、航天、交通运输业和机器制造业中广泛运用钛合金零件。纯钛有两个同素异晶体：在882.5℃以下为密排六方晶格，称为α-Ti；882.5℃以上为体心立方晶格，称为β-Ti，β-Ti的耐热性较差，但工艺塑性较好，易于锻造。钛及其合金有高的比强度(强度/密度)和优异的耐蚀性能；不足的是具有粘附硬化倾向，以致导致摩擦破坏，甚至从摩擦表面撕下一块。尽管钛合金耐热性能较好，但超过500～600℃，其耐热性能就黯然失色，限制了它在摩擦组件上的应用。为了避免钛合金在500℃以上温度下氧化并提高其耐磨性能，人们想出很多办法，如采用表面涂层办法，使表面经受微电弧氧化处理，甚至经过气热处理、电镀和专用电容能量和其它贵重装置中爆炸强化。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN104972188A，公开(公告)日2015.10.14，公开了一种利用电火花进行钛合金表面改性的方法，包括漏斗，特征在于：将待加工的钛合金冷却至-100～-80℃，用Cu基SiC复合电极在煤油中对振动的钛合金工件进行电火花加工，电火花的放电电流为3～6A，脉冲宽度为60～90μs，脉冲间隔为5～7s；煤油还混匀有粒径为3～5μm的Si粉。但该技术无法解决钛合金耐热问题，且硬度提高有限，耐磨也难以满足工业上的需要；此外，该技术在煤油中释放电火花的操作方式会造成对环境污染；并且其操作温度从-80～1165℃，温度跨度之大将直接导致实施设备的复杂化，为工艺的大规模推广实施带来困难。

中国专利文献号CN103031509A，公开(公告)日2013.04.10，公开了一种采用高频脉冲离子弧技术强化钛合金表面的方法，该方法采用2000Hz的高频脉冲离子弧技术，以WC作为强化电极，在钛合金表面制备TiC强化层。强化层厚度可达0.05mm。但该技术对钛合金表面耐磨性能没能达到最佳状态，仅仅只使用WC一种材料作为强化电极；并且没能解决钛合金表面耐热问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种钛合金表面形成的耐磨-耐高温涂层及其实现方法，从矿物原料中选择有效和便宜的电极材料，用电火花熔炼方法给钛合金表面施以耐磨-耐热涂层。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明采用电极材料分别为为11Cr15Ni25Mo6NMn2、纯铝、硬质合金YT15、YD10或用铝热法获得合金W-Cr-Co，在TA15、TC6或TC1的钛合金表面通过电火花熔炼方式实现表面涂层的制备。

所述的钛合金表面优选经机械加工并磨削到表面粗糙度Ra＝0.8～1.2μm。

所述的钛合金表面进一步优选涂以厚15～25μm的附加铜涂层。

所述的电火花熔炼，其采用的连续脉冲频率为400～500Hz，单位脉冲能量为0.18～0.32J，脉冲持续时间为40～100μs。

所述的方法具体包括以下步骤：

步骤1)由钛合金板材TA15、TC6或TC1经机械加工并磨削到表面粗糙度Ra＝0.8～1.2μm，作为阴极；

步骤2)使用输出能量为0.09～1.21J，电流强度为0.5～2.8A的电火花熔炼机，首先在阴极表面涂以铜涂层，厚15～25μm；然后设置阳极分别为为合金钢电极11Cr15Ni25Mo6NMn2、铝、硬质合金YT15、YD10或用铝热法获得合金W-Cr-Co。