專利名稱：不銹鋼1Cr18Ni9Ti表面微納米金屬陶瓷涂層的制備方法
技術領域：
本發明涉及金屬材料表面微納米金屬陶瓷涂層的制備方法，具體涉及一種不銹鋼lCrl8Ni9Ti表面熔覆微納米金屬陶瓷涂層的制備方法。
背景技術：
磨蝕是機械零部件常見的失效形式之一，每年因磨損消耗的金屬材料達數千萬噸，損失巨大。尤其是在水利工程中，流體機械過流部件受到含沙水流的頻繁撞擊、磨損、汽蝕等共同作用加速損壞而導致部件失效，其破壞程度已引起國內外研究者的普遍關注。不銹鋼lCrl8Ni9Ti憑借其性能特點發展很快，在各個行業中都有廣泛應用。在水泵葉輪等過流部件的的選材上，高硬度、高強度、高韌性且化學穩定性好，抗汽蝕磨蝕性好的材料越來越得到大家的親睞。但目前水泵制造中，葉輪等主要過流部件多數還是選用不銹鋼材料。
發明內容
本發明的目的在于提供一種不銹鋼ICrlSNiOTi表面微納米金屬陶瓷涂層的制備方法，使用電火花表面熔覆設備對不銹鋼ICrlSNiOTi基體進行表面強化處理，從而使不銹鋼ICrlSNiOTi的表面硬度、耐磨性、耐蝕性得到顯著提高，延長其使用壽命，降低損耗，節約成本。本發明采用以下技術方案
一種不銹鋼ICrlSNiOTi表面微納米金屬陶瓷涂層的制備方法，包括如下步驟
第一步，對不銹鋼lCrl8Ni9Ti表面進行預處理；
第二步，使用電火花表面熔覆設備，在IS氣保護的環境下，米用WC-8CO硬質合金電極棒作為陽極，在不銹鋼ICrlSNiOTi表面電火花熔覆微納米金屬陶瓷涂層。作為優選，所述第二步中，電火花熔覆設備的工藝參數為輸出功率30(T4000W，熔覆電壓為6(T220V和熔覆頻率為70(Γ2000Ηζ，沉積速率為I 5min/cm2，保護氣體氬氣流量設定在3 15L/min。作為優選，所述的微納米金屬陶瓷涂層與基體形成冶金結合，結合強度高(彡350MPa)，涂層致密均勻，涂層硬度高(HRC 70-75)，，腐蝕速率小于16 g/m2 *h，耐腐蝕性比基體材料提高10倍。所述的微納米金屬陶瓷涂層與基體形成冶金結合，結合強度高O 350MPa)，涂層致密均勻，涂層硬度高(HRC 70-75)，腐蝕速率小于16 g/m2 · h，耐腐蝕性比基體材料提高10倍。作為優選，所述預處理步驟為清洗工件表面，去污去銹。本發明的有益效果為
電火花表面熔覆技術是介入焊接、噴鍍或元素滲入等工藝特點為一體的新型實用電火花技術，利用電火花熔覆設備把電極材料沉積到某種基體材料上，來獲得力學性能和化學性能遠超過基體材料原始表面性能的涂層，從而顯著提高裝備可靠性和延長零部件的使用壽命。本發明采用的電火花表面熔覆技術不會使工件表面材料退火或者變形，且其驟熱驟冷的特點使熔覆層產生具有納米尺寸的細小微粒，組織結構致密均勻，提高了熔覆層的性能。涂層硬度可達HRC 70-75，涂層與基體形成冶金結合，結合強度大，其耐磨性、耐蝕性提高，使用壽命延長。本發明的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發明的實踐中得到教導。
具體實施例方式
以下用實施例對本發明作進一步的詳細說明
基體材料為不銹鋼lCrl8Ni9Ti，電極選用WC_8Co硬質合金電極棒，利用電火花表面熔覆設備制備高硬度、高耐磨性、高耐蝕性微納米金屬陶瓷涂層。工藝過程如下首先對不銹鋼ICrlSNiOTi表面進行預處理，去除油潰、污垢和氧化皮，然后使用電火花表面熔覆設備，在氬氣保護的環境下，采用WC-SCo硬質合金電極棒作為陽極，不銹鋼ICrlSNiOTi基體為陰極制備微納米金屬陶瓷涂層。實施例I :
本發明的工藝步驟如下
第一步，對不銹鋼ICrlSNiOTi表面進行預處理，去除油潰、污垢和氧化皮；
第二步，使用電火花表面熔覆設備，在IS氣保護的環境下，米用WC-8CO硬質合金電極棒作為陽極，不銹鋼lCrl8Ni9Ti基體為陰極，電火花熔覆設備輸出功率為800W，沉積電壓(即熔覆電壓)為100V，熔覆頻率為700Hz，沉積速率為2min/cm2，保護氬氣流量設定在6L/min。電極與不銹鋼基體接觸瞬間產生電火花，火花放電的能量使接觸區域的電極材料與基體材料瞬時熔化、氣化，進而形成冶金結合層，結合強度達350MPa，涂層硬度達HRC 70,腐蝕速率小于16 g/m2 · ho實施例2:
本發明的工藝步驟如下
第一步，對不銹鋼ICrlSNiOTi表面進行預處理，去除油潰、污垢和氧化皮；
第二步，使用電火花表面熔覆設備，在IS氣保護的環境下，米用WC-8C0硬質合金電極棒作為陽極，不銹鋼lCrl8Ni9Ti基體為陰極，電火花熔覆設備輸出功率為2000W，沉積電壓為120V，熔覆頻率為800Hz，沉積速率為3min/cm2，保護氬氣流量設定在7L/min。電極與不銹鋼基體接觸瞬間產生電火花，火花放電的能量使接觸區域的電極材料與基體材料瞬時熔化、氣化，進而形成冶金結合層。結合強度達400MPa，涂層硬度達HRC 73，腐蝕速率為15.5g/m2 · h0實施例3:
本發明的工藝步驟如下
第一步，對不銹鋼ICrlSNiOTi表面進行預處理，去除油潰、污垢和氧化皮；
第二步，使用電火花表面熔覆設備，在IS氣保護的環境下，米用WC-8C0硬質合金電極棒作為陽極，不銹鋼lCrl8Ni9Ti基體為陰極，電火花熔覆設備輸出功率為300W，沉積電壓為60V，熔覆頻率為700Hz，沉積速率為lmin/cm2保護氬氣流量設定在5L/min。電極與不銹鋼基體接觸瞬間產生電火花，火花放電的能量使接觸區域的電極材料與基體材料瞬時熔化、氣化，進而形成冶金結合層。結合強度達450MPa，涂層硬度達HRC 73.5，腐蝕速率為15g/m2 · h0實施例4:
本發明的工藝步驟如下
第一步，對不銹鋼ICrlSNiOTi表面進行預處理，去除油潰、污垢和氧化皮；
第二步，使用電火花表面熔覆設備，在IS氣保護的環境下，米用WC-8C0硬質合金電極棒作為陽極，不銹鋼lCrl8Ni9Ti基體為陰極，電火花熔覆設備輸出功率為4000W，沉積電壓為220V，熔覆頻率為2000Hz，沉積速率為5min/cm2，保護氬氣流量設定在15L/min。電極與不銹鋼基體接觸瞬間產生電火花，火花放電的能量使接觸區域的電極材料與基體材料瞬時熔化、氣化，進而形成冶金結合層。結合強度達500MPa，涂層硬度達HRC 75，腐蝕速率為14. 5 g/m2 · h0最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，本領域普通技術人員對本發明的技術方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種不銹鋼ICrlSNiOTi表面微納米金屬陶瓷涂層的制備方法，其特征在于包括如下步驟第一步，對不銹鋼lCrl8Ni9Ti表面進行預處理；第二步，使用電火花表面熔覆設備，在IS氣保護的環境下，米用WC-8CO硬質合金電極棒作為陽極，在不銹鋼ICrlSNiOTi表面電火花熔覆微納米金屬陶瓷涂層。
2.根據權利要求I所述的一種不銹鋼ICrlSNiOTi表面微納米金屬陶瓷涂層的制備方法，其特征在于所述第二步中，電火花熔覆設備的工藝參數為輸出功率30(T4000W，熔覆電壓為6(T220V和熔覆頻率為70(Γ2000Ηζ，沉積速率為I 5min/cm2，保護氣體氬氣流量設定在3 15L/min。
3.根據權利要求I或2所述的一種不銹鋼ICrlSNiOTi表面微納米金屬陶瓷涂層的制備方法，其特征在于所述的微納米金屬陶瓷涂層與基體形成冶金結合，結合強度彡350MPa，涂層硬度HRC 70-75，腐蝕速率小于16 g/m2 · h。
4.根據權利要求I或2所述的一種不銹鋼ICrlSNiOTi表面微納米金屬陶瓷涂層的制備方法，其特征在于所述預處理步驟為清洗工件表面，去污去銹。
5.根據權利要求I或2所述的一種不銹鋼ICrlSNiOTi表面微納米金屬陶瓷涂層的制備方法，其特征在于所述電火花熔覆設備的工藝參數為輸出功率800W，熔覆電壓為100V，熔覆頻率為700Hz，沉積速率為2min/cm2，保護氣體氬氣流量設定在6L/min。
6.根據權利要求I或2所述的一種不銹鋼ICrlSNiOTi表面微納米金屬陶瓷涂層的制備方法，其特征在于所述電火花熔覆設備的工藝參數為輸出功率2000W，熔覆電壓為120V，熔覆頻率為800Hz，沉積速率為3min/cm2，保護氣體氬氣流量設定在3 15L/min。
全文摘要
本發明公開了一種不銹鋼1Cr18Ni9Ti表面微納米金屬陶瓷涂層的制備方法，包括如下步驟第一步，對不銹鋼1Cr18Ni9Ti表面進行預處理；第二步，使用電火花表面熔覆設備，在氬氣保護的環境下，采用WC-8Co硬質合金電極棒作為陽極，在不銹鋼1Cr18Ni9Ti表面電火花熔覆微納米金屬陶瓷涂層。本發明在不銹鋼1Cr18Ni9Ti表面熔覆微納米金屬陶瓷涂層，涂層組織致密均勻、表面硬度高，且耐腐蝕，其耐磨蝕性較基體材料均有顯著提高，從而延長了不銹鋼1Cr18Ni9Ti的使用壽命。
文檔編號C23C26/02GK102936725SQ20121043754
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月6日 優先權日2012年11月6日
發明者張瑞珠, 李靜瑞, 程金星, 肖明, 嚴大考, 羅斌 申請人:華北水利水電學院