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专利号: 201210039199X
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 对金属材料的镀覆;用金属材料对材料的镀覆;表面化学处理;金属材料的扩散处理;真空蒸发法、溅射法、离子注入法或化学气相沉积法的一般镀覆;金属材料腐蚀或积垢的一般抑制〔2〕
更新日期:2023-12-11
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摘要:

权利要求书:

1.一种带有Fe基陶瓷过渡涂层的TiC+TiB2梯度涂层,其特征在于:所述的Fe基陶瓷过渡涂层是以工业纯的Fe、Ti、B4C、C黑粉末为原料,通过等离子束熔射加热,所形成的Fe基陶瓷过渡涂层,涂层中增强相FeB+TiC+TiB2+Fe3C为原位冶金反应形成,反应式为(5+x)Fe+7Ti+2B4C+5C→xFe+3TiB2+2FeB+Fe3C+4TiC原料中Fe、Ti、B4C、C黑粉末的配比以摩尔份数称量,摩尔份数Fe:Ti:B4C:C黑=(5+x):

7:2:5,其中x为过量的Fe的摩尔份数,数值区间为3-15;在此过渡涂层基础上第二次熔射,形成TiB2、TiC表层,此次粉末原料为Ti、B4C、C黑粉末,依据如下反应式(3+y)Ti+B4C+yC=2TiB2+(1+y)TiC

原料中Ti、B4C、C黑粉末的配比以摩尔份数称量,摩尔份数Ti:B4C:C黑=(3+y):1:y,其中y为过量的C黑的摩尔份数,数值区间为0<y≤5。

2.如权利要求1所述的带有Fe基陶瓷过渡涂层的TiC+TiB2梯度涂层,其特征在于:Fe基陶瓷过渡涂层厚度0.8-1.5mm,硬度1100~1300HV;TiC+TiB2陶瓷表层厚度1.5-2.2mm,硬度可达1400~1800HV。

3.如权利要求1所述的带有Fe基陶瓷过渡涂层的TiC+TiB2梯度涂层的制备方法,包括以下步骤:第一步:备好工业纯的Fe、Ti、B4C、C黑粉末为原料,Fe、Ti、C黑粉末粒度为200目,B4C颗粒选择较细W10粒度;

第二步:粉末称量、配制

粉末原料分为两类:一类是过渡层原料,Fe、Ti、B4C、C黑粉末的配比以摩尔份数(5+x):

7:2:5称量,其中x为过量的Fe的摩尔份数,数值区间选择3-15;另一类是最终层原料,Ti、B4C、C黑粉末的配比以摩尔份数(3+y):1:y称量,其中y为过量的C黑的摩尔份数,数值区间选择0<y≤5;

第三步:粉末烘干、混合、装罐

将上述粉末在50℃真空炉中烘干2小时,倒入球磨机的球磨管中混合2-4小时;将经过上述处理的粉末分别装入送粉器的不同送粉罐内;

第四步:等离子熔射制备过渡涂层

首先备好待处理的工件,开启等离子设备的水、电、气开关;处理时工件做旋转运动,等离子发生器做直线往复运动,打开电源并高频起弧,调整工艺参数范围为:氩气流量为3

0.3-0.5M/H,电流为150-250A,扫描速度为320-450mm/MIN,送粉量为25-50g/min,等离子发生器距喷嘴5-10mm;在纯氩气形成的等离子束流中,将粉末熔射到工件表面,同时工件表面也被熔化形成微熔的熔池,冷却后首先形成一层Fe基陶瓷过渡涂层;

第五步等离子熔射制备最终涂层

切换送粉器的送粉罐,采用与过渡层熔射时同样的工艺及参数,在纯氩气形成的等离子束流中,将粉末熔射到工件表面,同时工件表面也被熔化形成微熔的熔池,粉末在等离子射流中发生熔化和化学反应,形成不同相对含量的TiB2+TiC陶瓷涂层。