專利名稱：用石墨電極對鈦合金材料表面電火花放電強化處理的方法
技術領域：
本發明涉及對金屬表面強化處理的方法，特別是關于對鈦合金材料的零件，進行表面強化處理的方法。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是采用放電能量小，放電效率高、具有可控脈沖式放電功能和由可編程序器PLC進行自動控制的電火花強化機，將工件接在脈沖電流的負極上，石墨電極接在脈沖電流的正極上，進行電火花放電，產生重新合金化，其中石墨電極之石墨化程度大于50％，硬度小于HS30，電阻率10-25μΩm，不含其他金屬雜質，電極尺寸和形狀保證涂覆方便、可靠，加工電壓50-150V、電流1-5A、時間50-200S/cm2，放電頻率大于2000HZ，電極振動頻率50-100HZ。
石墨電極對鈦合金材料電火花強化的機理是，石墨電極在鈦合金表面發生了電火花放電原位反應，生成了新的具有極高硬度的TiC相，改變了鈦合金的表面特性。通過對試樣強化層進行的表面X-射線衍射譜檢測(見圖1)。表明強化表面存在著三種微觀結構，即TiC、C和Ti。分析認為TiC是在強化過程中產生的強化相，Ti是母材的遺留部分，C是未參加強化反應的電極材料在母材上的沉積，由于在高溫條件下Ti和C有較強的親和力，在強化過程中放電點的熔池中，石墨分子和熔融Ti發生了化學反應生成TiC。TiC具有極高的硬度熔融在母材上產生致密的結構。就是在較軟的母材上熔滲了許多硬顆粒，這種材料結構形式與較硬的材料配成對磨付具有良好的耐磨性。TiC相就是本發明實現表面改性的強化相。
本發明的有益效果是零件表面強化點密集、均勻，表面強化層可高達20μm以上，表面抗磨性提高，抗磨損能力可提高一倍以上，摩擦系數下降，使用壽命長，表面強化處理費用少，而且操作方便，表面強化處理參數易于控制和達到。
圖1為本發明實施例所用TC1-0樣品涂層表面X-射線衍射譜，圖2為本發明實施例TC1-0樣品表面掃描電鏡照片X100，圖3為本發明實施例TC1-0樣品截面的掃描電鏡照片X1000，圖4為本發明實施例TC1-0樣品涂層表面黑區的能譜成分分析，圖5為本發明實施例TC1-0樣品涂層表面灰區的能譜成分分析，圖6為本發明實施例TC1-0樣品涂層表面白亮區的能譜成分分析，圖7為本發明實施例TC1-0樣品涂層橫截面白亮層的能譜成分分析，圖8為本發明實施例TC1-0樣品涂層橫截面基體的能譜成分分析。
實施例電極材料按上述要求選擇國產化石墨為電極，鈦合金材料試樣選擇TC1，其化學成分為元素 Al Mn Fe CSi Ti含量％ 1.0-2.5 0.7-2.00.30.10.15 余量試驗設備采用LM-1A型電火花強化機。
當加工時由脈沖電源組成電極與工件放電回路，電極接正極，工件接負極。放電能量大小由脈寬來控制，接通電源后，PLC開始運行，延3秒后PLC輸出口繼電器PYO接通，振動頭開始振動，再延1秒鐘后繼電器RY1接通，脈沖電源接通。當加工時間達到參數設定的時間時，加工自動結束，首先斷開脈沖電源，再經1秒鐘后斷開振動頭電源，同時報警。這樣一個控制過程，避免了零件的燒傷。
試驗參數電壓85V功率管數1、2加工規準(檔)4、5、6熔涂時間100S、120S、140S
權利要求
1.用石墨電極對鈦合金材料表面電火花放電強化處理的方法，其特征在于采用由可編程控制器PLC進行自動控制的電火花強化機對工件表面進行強化處理，將被處理零件接在脈沖電流的負極上，石墨電極接在脈沖電流正極上，進行電火花放電，產生電火花原位化合反應，其中石墨電極之石墨化程度大于50％，硬度小于HS30，電阻率10-25μΩm，不含其他金屬雜質，電極尺寸和形狀保證操作方便、可靠，其工藝參數電壓50-150V、電流1-5A、時間50-200S/cm2，放電頻率大于2000HZ，電極振動頻率50-100HZ。
全文摘要
一種用石墨電極對鈦合金材料表面電火花放電強化處理的方法，是針對采用硬質合金材料作為電極進行火花放電易損零件表面的弊病，而提供一種以石墨材料作為電極進行電火花變頻放電和電極振動處理使C離子和Ti離子金相重組，方法中選用的石墨電極之石墨化程度大于50％，硬度小于HS30，電阻率10－25μΩm，不含其它金屬雜質，電極尺寸和形狀能保證涂覆方便、可靠；機電加工參數電壓50－150V，電流1－5A，時間50－200S/cm
文檔編號C22F1/18GK1453387SQ0313331
公開日2003年11月5日 申請日期2003年5月19日 優先權日2003年5月19日
發明者陳文華, 牛立剛, 王德新 申請人:沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司