[发明专利]一种钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法

说明书

本发明属于制备钛合金涂层技术领域，具体为一种钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，适用于大厚度增加钛合金表面硬度涂层。首先采用丙酮将钛合金表面进行清洗，并吹干；其次将钛合金粉末逐层均匀铺在清洗的钛合金表面，每层厚度为0.2～0.4mm，每铺一层按压一层；最后将钛合金工件放入真空钎焊炉内焊接。本发明提供的方法具有装配要求低，焊接厚度大，工件变形小，接头性能好，焊接质量高，易于实现等特点。本发明的焊接方法可有效对钛合金表面进行大厚度表面强化处理，提高焊接的厚度和硬度，达到或接近钛合金本体的耐蚀性，接近钛合金本体比重。从而，解决现有技术中存在钛合金涂层薄，抗冲击能力差，与基体结合不好等缺点。

技术领域

本发明属于制备钛合金涂层技术领域，具体为一种钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法。

背景技术

钛合金具是继钢、镁、铝之后发展的一种应用广泛新型材料，具有比强度高，耐腐蚀性能、高温性能、抗疲劳性能和蠕变性能好等特点，在航天、医疗、化工等领域有广泛应用。传统涂层一般采用热喷涂方法，将涂层材料研磨成粉末后，加热成熔融或半熔融状态，经气体加速喷涂在零件上。钛及钛合金化学性质活泼，通过对其添加涂层可以提高其综合性能，并延长器件的使用寿命。然而，钛合金在高温下对氧、氮和氢亲和力强。采用传统喷涂方法对钛合金制备大厚度涂层时，残余应力大，易形成气孔、微裂纹等缺陷，且工序繁琐。目前普遍存在钛合金涂层薄，抗冲击能力差，与基体结合不好等缺点，有关钛及钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，解决现有技术中存在钛合金涂层薄，抗冲击能力差，与基体结合不好等缺点，适用于大厚度增加钛合金表面硬度涂层。

本发明的技术方案是：

一种钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，具体步骤如下：

步骤一：制备多元钛合金粉末，采用分析天平，将纯钛粉、纯铜粉、纯镍粉按照不同的重量比称量，精确到0.0001g，放置在清洗干净球磨罐中，球磨罐先采用超声波清洗、再用丙酮擦拭并烘干，混粉2～3h，多元合金粉末混合物组分组成有：Cu、Ni、Ti，不同含量的合金粉末制备硬度不同涂层，根据硬度不同对合金粉末进行配置；

步骤二：钛合金工件表面首先进行喷砂处理，其次用手柄将其表面打磨，最后采用氢氟酸与硝酸配置的混合液进行酸洗，酸洗后用大量水清洗并吹干；

步骤三：将步骤一制备的钛合金混合粉逐层均匀平铺在清洗后钛合金表面，每层厚度为0.2～0.4mm，每铺一层轻轻按压一层直至总厚度为1～3mm；

步骤四：将放置好涂层的钛合金工件放入真空钎焊炉进行焊接，焊接规范设置：以6～8℃/min升温至920～940℃，保温80～100min，随炉冷，冷却至40℃以下出炉，加热过程中真空压力小于10^-2Pa。

所述的钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，步骤一中，按重量份数计，纯钛粉20～50份，纯铜粉10～50份，纯镍粉0～30份。

所述的钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，步骤一中，优选的，按重量份数计，纯钛粉25～50份，纯铜粉10～30份，纯镍粉20～30份。

所述的钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，步骤二中，按体积百分比计，氢氟酸与硝酸配置的混合液组成为：氢氟酸1～3％，硝酸18～22％，余量为水。

所述的钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，步骤四中，真空压力范围为10^-2～10^-3Pa。

所述的钛合金大厚度高硬度涂层的制备方法，步骤四中，优选的焊接规范设置：以7℃/min升温至930℃，保温90min，随炉冷，冷却至40℃以下出炉。

本发明的设计原理和思想是：