[发明专利]在钛合金表面制备特高温耐磨涂层的方法

说明书

本发明提供了一种在钛合金表面制备特高温耐磨涂层的方法，包括采用药芯焊丝成型机将Co包覆Cr₂O₃复合颗粒包裹在钛合金用钎料带内，制得钛合金用钎焊丝，Co包覆Cr₂O₃复合颗粒占钛合金用钎焊丝的比重为31%～41.7%；氩气保护下采用钎焊机将钛合金用钎焊丝焊接在钛合金的表面，制得特高温耐磨涂层；钛合金用钎料带由以下质量百分数的金属元素组成：Ni 10%～13%、Ag 1.1%～1.4%、Mn 0.6%～0.9%、La 0.4%～0.5%、Sn 1.3%～2.93%、Nd 1.6%～1.8%，其余为Cu。该方法制得的钎焊层与钛合金基体之间具有较好的润湿性和较强的结合强度，钎焊层厚度可控。

技术领域

本发明涉及涂层制备技术领域，具体的说，涉及了一种在钛合金表面制备特高温耐磨涂层的方法。

背景技术

目前钛及钛合金在工业生产和社会生活中的应用日益广泛，由于其比重小、强度高、耐腐蚀性和生物相容性好，钛及钛合金在航空航天、化工、生物医药和民用生活等领域的重要作用不同替代。尤其在航空航天领域进行应用时，为了提高航天器表面的抗高温耐磨性能，需要在钛及钛合金表面设置一层特高温耐磨涂层。

在钛合金表面形成特高温耐磨涂层的常用方法包括物理气相沉积法、化学气相沉积法、等离子喷涂法、火焰喷涂法、堆焊法和钎焊法等。其中，物理气相沉积法和化学气相沉积法形成的特高温耐磨涂层厚度通常比较薄；等离子喷涂法和火焰喷涂法形成的特高温耐磨涂层一般也只能达到约0.5mm厚；而堆焊法虽然能形成较厚的耐磨涂层，但其加热温度较高，涂层及钛合金基体容易产生热应力；钎焊法虽然可以在较低的焊接温度下得到厚度范围比较大的涂层，但由于钛是化学活性极高的金属，钎焊比较困难，需要在真空或惰性气体保护下进行钎焊，且钎焊所用到的银基、钯基、钛基或铝基钎料中，由于钯和银价格昂贵，而钛基钎料本身比较脆，加工性能差，铝基钎料钎焊强度低，只能使用在强度要求不高的工况。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

由鉴于此，本发明确有必要提供一种在钛合金表面制备特高温耐磨涂层的方法。

本发明所采用的技术方案是：一种在钛合金表面制备特高温耐磨涂层的方法，其步骤包括：

提供一种钛合金用钎料带；所述钛合金用钎料带由以下质量百分数的金属元素组成：Ni 10%～13%、Ag 1.1%～1.4%、Mn 0.6%～0.9%、La 0.4%～0.5%、Sn 1.3%～2.93%、Nd 1.6%～1.8%，其余为Cu；

提供一种Co包覆Cr₂O₃复合颗粒；采用药芯焊丝成型机将所述Co包覆Cr₂O₃复合颗粒包裹在所述钛合金用钎料带内，制得钛合金用钎焊丝，其中，所述Co包覆Cr₂O₃复合颗粒占所述钛合金用钎焊丝的比重为31%～41.7%；

真空条件下采用钎焊机将所述钛合金用钎焊丝焊接在钛合金的表面，从而在钛合金表面制备一层特高温耐磨涂层。

基于上述，所述钛合金用钎料带由以下质量百分数的金属元素组成：Ni 13%、Ag1.4%、Mn 0.9%、La 0.4%、Sn 1.3%、Nd 1.8%，其余为Cu。

基于上述，所述钛合金用钎料带的制备方法包括以下步骤：首先称取原材料Cu、Ag、La、Nd以及中间合金Cu-Mn、Cu-Ni和Cu-Sn，然后将称取的Cu、Ag置于中频真空冶炼炉坩埚中在氩气保护下进行熔化，当Cu和Ag完全溶化后依次加入La、Nd以及中间合金Cu-Mn、Cu-Ni和Cu-Sn，待完全熔化后静置30分钟，浇注成钎料铸锭；最后清除形成在所述钎料铸锭上的氧化皮和冒口，加热后挤压成所述钛合金用钎料带。