異質(zhì)雙絲噴涂及熱處理制備金屬間化合物復(fù)合涂層的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種異質(zhì)雙絲電弧噴涂及熱處理制備金屬間化合物復(fù)合涂層的方法，所述的方法首先對試件基體進(jìn)行噴砂預(yù)處理，然后采用鋁絲作為噴涂電源輸出的自耗陽極、鎳或者鈦絲作為噴涂電源輸出的自耗陰極的異質(zhì)雙絲組合設(shè)計(jì)，并使用異步送絲電弧噴涂系統(tǒng)制備涂層，最后將涂層試件放入充保護(hù)氣氛的熱處理爐中整體加熱，通過熱處理工藝使涂層發(fā)生熱擴(kuò)散合金化過程形成金屬間化合物復(fù)合涂層。本發(fā)明通過異質(zhì)雙絲噴涂技術(shù)制備混合涂層，該技術(shù)成本低廉、材料來源方便、設(shè)備可操作性強(qiáng)，且涂層結(jié)構(gòu)氧化物含量低，抗變形和厚成形能力強(qiáng)，結(jié)合熱處理工藝為制備大塊金屬間化合物復(fù)合材料提供了新的方法。
【專利說明】異質(zhì)雙絲噴涂及熱處理制備金屬間化合物復(fù)合涂層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬間化合物復(fù)合涂層的制備方法，特別是涉及一種對異質(zhì)雙絲電弧噴涂層進(jìn)行熱擴(kuò)散處理制備金屬間化合物復(fù)合涂層的方法，屬于熱噴涂復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]金屬間化合物材料因其密度低、耐腐蝕和抗氧化性能好，被看作是高溫環(huán)境下使用的理想材料之一。然而，由于金屬間化合物的室溫脆性和較差的抗蠕變性能，難以制備出大塊金屬間化合物材料。為避免這些問題，利用涂層加工技術(shù)制備金屬間化合物被廣泛研究，例如，首先制備兩種金屬材料的混合物，這兩種材料通常以粉末形式存在，而后通過高溫處理，形成金屬間化合物。這種方法因工藝性好、操作簡單、制備的材料性能優(yōu)異而被廣泛研究，并因此開發(fā)了一些金屬間化合物制備工藝，如自蔓延高溫合成、熱噴涂、冷噴涂等。其中冷噴涂Ti/Al不乏為一種新型工藝，其基本過程是首先噴涂制備這些混合粉末的涂層，而后通過合適的熱處理工藝使其發(fā)生擴(kuò)散相變形成金屬間化合物。冷噴涂制備金屬間化合物涂層具有組織致密、氧化物含量低等優(yōu)異性能，但是其主要缺點(diǎn)是沉積效率低下、成本高、粉末質(zhì)量要求高，從而限制了其應(yīng)用。
[0003]電弧噴涂技術(shù)作為一項(xiàng)重要的熱噴涂技術(shù)，在表面涂層制備和近凈成形領(lǐng)域被廣泛接受。除了電弧噴涂粉芯絲材制備復(fù)合涂層外，電弧噴涂兩根異質(zhì)絲材制備復(fù)合涂層工藝也曾引起注意。例如，有發(fā)表在《中國表面工程》雜志第20卷第6期的論文“自動(dòng)化電弧噴涂lCrl8Ni9T1-Al復(fù)合涂層在廢舊發(fā)動(dòng)機(jī)缸體再制造中的應(yīng)用”提出選用lCrl8Ni9Ti不銹鋼絲與Al絲的異質(zhì)雙絲噴涂材料設(shè)計(jì)，制備出不銹鋼扁平顆粒和鋁顆粒交錯(cuò)沉積的復(fù)合涂層。異質(zhì)雙絲電弧噴涂工藝方法通常使用常規(guī)的實(shí)心絲材，來源廣泛、成本低，同時(shí)該方法制備的復(fù)合涂層的混合程度幾乎同采用HVOF或APS熱噴涂混合粉末等方法制備的混合涂層一樣，而且可以形成多種成分搭配，理論上講，任何兩根絲材都可形成組合，但是實(shí)際上，由于兩根不同材質(zhì)的絲材在熔點(diǎn)、導(dǎo)電性能和硬度等方面的差異，致使許多絲材組合的噴涂穩(wěn)定性難以保證，最終無法按預(yù)先設(shè)想的要求制備出組織均勻的混合涂層。另外，兩根異質(zhì)絲材在噴涂過程中很少發(fā)生冶金反應(yīng)而形成金屬間化合物，形成的涂層只是兩種絲材成分的機(jī)械混合產(chǎn)物。因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種新的異質(zhì)雙絲電弧噴涂成形金屬間化合物復(fù)合涂層材料的方法，即采用電弧噴涂M-Al異質(zhì)雙絲(M可以是鎳或者鈦)制備混合涂層，而后通過合適的熱處理方法，使涂層中的Al扁平顆粒和M金屬顆粒發(fā)生擴(kuò)散反應(yīng)，從而形成含金屬間化合物的復(fù)合涂層。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種異質(zhì)雙絲電弧噴涂及熱處理制備金屬間化合物復(fù)合涂層的方法，以及使用該方法所涉及的電弧噴涂設(shè)備、材料和工藝。該方法成本低廉、效率高、質(zhì)量可靠。
[0005]本發(fā)明的內(nèi)容基于異質(zhì)雙絲電弧噴涂技術(shù)制備涂層，并通過合適的熱處理使涂層組分間發(fā)生擴(kuò)散合金化反應(yīng)形成金屬間化合物，設(shè)計(jì)新型的復(fù)合涂層制備工藝流程。本
【發(fā)明內(nèi)容】
的核心在于解決了三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。
[0006]一是設(shè)計(jì)了異質(zhì)雙絲電弧噴涂的專用設(shè)備，保證了不同材質(zhì)的雙絲噴涂工藝的穩(wěn)定性。常規(guī)的電弧噴涂系統(tǒng)采用同步送絲的設(shè)計(jì)，即通過一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)齒輪減速機(jī)構(gòu)，將電機(jī)輸出的動(dòng)力傳至兩個(gè)輸出軸，這兩個(gè)輸出軸通過送絲輪分別實(shí)現(xiàn)兩根絲材的連續(xù)送進(jìn)，由于齒輪減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)兩輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度是完全一致的(即所謂的機(jī)械同步)，所以常規(guī)電弧噴涂系統(tǒng)兩根絲材的送絲速度也是同步的。噴涂電源以接觸引弧的方式點(diǎn)燃電弧，在噴涂過程中，當(dāng)絲尖端發(fā)生斷弧時(shí)，雖然噴涂電源的設(shè)計(jì)可以使絲材自動(dòng)重新引弧，但是以相同速度進(jìn)給的雙送絲機(jī)構(gòu)對于異質(zhì)雙絲電弧噴涂并不利，原因是當(dāng)兩根絲材熔點(diǎn)和導(dǎo)電性能相差較大時(shí)，致使其受熱和熔化的速度不一致，最終導(dǎo)致噴涂時(shí)斷弧頻次過多或者高熔點(diǎn)的絲材熔化不完全，進(jìn)而難以形成穩(wěn)定的電弧，噴涂無法持續(xù)。為解決這一問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)的電弧噴涂設(shè)備實(shí)行異步送絲，根據(jù)兩根絲材的熔點(diǎn)和導(dǎo)電性能存在差異的特點(diǎn)采用各自不同的送絲速度引入弧區(qū)，調(diào)節(jié)送絲速度使熔點(diǎn)高的絲材進(jìn)給速度快、熔點(diǎn)低的絲材進(jìn)給速度稍慢，這樣可使兩根異質(zhì)絲材的熔化速度基本一致，進(jìn)而使其電弧更穩(wěn)定。本發(fā)明的異步送絲噴涂設(shè)備組成原理如圖1所示，異步送絲機(jī)構(gòu)分別由兩套直流送絲電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)減速機(jī)和控制卡組成。兩套機(jī)械傳動(dòng)減速機(jī)都采用單輸出軸設(shè)計(jì)，互不相連，每個(gè)輸出軸可以任意連接電弧噴涂的M絲或Al絲?？刂瓶ú捎妹}沖寬度調(diào)節(jié)(PWM)方法改變直流送絲電機(jī)的電樞電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)送絲電機(jī)的調(diào)速，同時(shí)，兩套送絲控制卡實(shí)行主從設(shè)計(jì)，主卡通過PWM控制直流送絲電機(jī)A轉(zhuǎn)速的同時(shí)，通過與噴涂電源電路霍爾電流傳感器的連接，獲取噴涂電流信號，電流信號輸入主卡信號處理器后，經(jīng)信號處理和運(yùn)算輸出脈沖寬度可調(diào)的脈沖信號通過光電隔離電路反饋控制PWM送絲電路直流送絲電機(jī)A的送絲速度，使電機(jī)A的轉(zhuǎn)速與噴涂電流成線性反饋關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)噴涂電流的反饋控制；而從卡僅通過PWM控制直流送絲電機(jī)B的轉(zhuǎn)速，不參與噴涂電流的反饋控制。這樣，噴涂時(shí)M絲和Al絲之間產(chǎn)生電弧后就會(huì)形成電流通路，通過連接主卡的霍爾電流傳感器就會(huì)獲得整個(gè)通路的電流信號，由于從卡不參與電流反饋控制，從卡一端的電機(jī)速度基本保持恒定，但是兩絲之間形成電弧區(qū)的微小波動(dòng)就可反應(yīng)到整個(gè)導(dǎo)電通路電流的變化，通過主卡的反饋控制信號可以相應(yīng)調(diào)節(jié)主卡一端的送絲速度使電流的變化回歸穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)噴涂過程的反饋控制。
`[0007]二是確定了 M-Al異質(zhì)雙絲電弧噴涂的工藝，保證了形成組織均勻分布、結(jié)構(gòu)致密的混合涂層。首先確定可形成N1-Al和T1-Al系列金屬間化合物的絲材組合設(shè)計(jì)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了鋁絲作為噴涂電源輸出的自耗陽極、M絲(鎳或者鈦絲)作為噴涂電源輸出的自耗陰極的組合設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)的特征在于噴涂時(shí)陽極絲材尖端的電弧發(fā)散、熱量小，而陰極絲材尖端的電弧集中、熱量大，因而高熔點(diǎn)絲材作陰極、低熔點(diǎn)絲材作陽極的組合設(shè)計(jì)可進(jìn)一步促進(jìn)電弧的穩(wěn)定。其次，本發(fā)明還確定了 M-Al雙絲噴涂的最佳工藝參數(shù)范圍:噴涂電壓30~34V、噴涂電流100~180A、霧化氣體壓力0.5~0.7MPa、噴涂距離150~200mm。最終，本發(fā)明的噴涂工藝結(jié)合上述的異步送絲噴涂系統(tǒng)，使M絲和Al絲的送絲速度與各自的熔化速度相匹配，進(jìn)而保證了絲材的完全熔化，并減小了斷弧的頻次，實(shí)現(xiàn)了異質(zhì)雙絲的穩(wěn)定噴涂O
[0008]三是確定了 M-Al涂層熱處理形成金屬間化合物的工藝，實(shí)現(xiàn)高性能金屬間化合物的生成。對于已通過噴涂制備的M-Al混合涂層，為形成金屬間化合物復(fù)合涂層，采用熱處理的方法使M-Al交錯(cuò)沉積的扁平顆粒間相互發(fā)生擴(kuò)散反應(yīng)，但是，不適當(dāng)?shù)臒崽幚砜赡芨淖兺繉拥臍堄鄳?yīng)力分布和組織結(jié)構(gòu)，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致涂層的開裂、組織疏松、孔隙率增大等缺陷。為此，本發(fā)明通過研究設(shè)計(jì)了專門的熱處理工藝:將混合涂層樣品放入熱處理爐中整體加熱，熱處理爐需充氬氣保護(hù)，充氬氣時(shí)流量范圍350~500ml/min，加熱溫度250-300°C，保溫I~1.5小時(shí)，隨后加熱至550~650°C，加熱保溫時(shí)間4~6小時(shí)，加熱保溫之后試件隨爐冷至室溫。
[0009]具體的，本發(fā)明通過如下措施來實(shí)現(xiàn):所用異步送絲電弧噴涂系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:噴涂電源(I)、霍爾電流傳感器(10)、異步送絲機(jī)構(gòu)(2)和電弧噴涂槍(3)，其中異步送絲機(jī)構(gòu)(2)包含送絲控制主卡(4)、直流送絲電機(jī)A (6)、機(jī)械傳動(dòng)減速機(jī)A (8)、送絲控制從卡
(5)、直流送絲電機(jī)B (7)和機(jī)械傳動(dòng)減速機(jī)B (9)，送絲控制主卡(4)和送絲控制從卡(5)采用脈沖寬度調(diào)節(jié)方法改變直流送絲電機(jī)的電樞電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)送絲電機(jī)的調(diào)速，同時(shí)，噴涂過程中送絲控制主卡(4)通過與霍爾電流傳感器(10)的連接，獲取噴涂電流信號，電流信號輸入送絲控制主卡(4)的信號處理器后，經(jīng)信號處理和運(yùn)算輸出脈沖寬度可調(diào)的脈沖信號通過光電隔離電路反饋控制直流送絲電機(jī)A (6)的送絲速度，使直流送絲電機(jī)A (6)的轉(zhuǎn)速與噴涂電流成線性反饋關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)噴涂電流的反饋控制；機(jī)械傳動(dòng)減速機(jī)A (8)和機(jī)械傳動(dòng)減速機(jī)B (9)都采用單輸出軸設(shè)計(jì)，其中一個(gè)輸出軸連接電弧噴涂的鋁絲、另一個(gè)輸出軸連接電弧噴涂的鎳或者鈦絲。
[0010](I)表面準(zhǔn)備。噴涂前的基體表面進(jìn)行噴砂預(yù)處理，以達(dá)到清潔和粗化要求。噴砂時(shí)，壓縮空氣必須清潔干燥，壓力控制在0.5~0.7MPa，采用剛玉砂料，噴砂角度控制在70°~90°，噴砂距離控制在100~150mm，噴砂要求基體全部露出新鮮表面。
[0011](2)電弧噴涂。 使用異步送絲電弧噴涂系統(tǒng)進(jìn)行M-Al雙絲噴涂，噴涂設(shè)備由噴涂電源、異步送絲機(jī)構(gòu)和高速電弧噴涂槍組成。噴涂前先將停留在基體表面的浮塵用壓縮氣體吹干凈，露出潔凈表面；噴涂時(shí)，兩根金屬絲材利用噴涂電源供給的電能引弧燃燒，熔化的金屬利用壓縮氣體通過高速電弧噴涂槍霧化加速，噴射到基體上形成涂層，分別調(diào)節(jié)兩根絲材的進(jìn)給速度使噴涂電流表的指示趨于穩(wěn)定，從而保證了電弧的穩(wěn)定燃燒。噴涂工藝為:噴涂電壓30~34V、噴涂電流100~180A、霧化氣體壓力0.5~0.7MPa、噴涂距離150~200mmo
[0012](3)熱擴(kuò)散改性處理。將制備了 M-Al混合涂層的試件放入保護(hù)氣氛熱處理爐中整體加熱，氬氣流量范圍350~500ml/min，加熱溫度250-300°C，保溫I~1.5小時(shí)，隨后加熱至550~650°C，保溫時(shí)間4~6小時(shí)，加熱保溫之后試件隨爐冷至室溫。
[0013]本發(fā)明的特點(diǎn):首先通過異質(zhì)雙絲噴涂技術(shù)制備混合涂層，該技術(shù)成本低廉、材料來源方便、設(shè)備可操作性強(qiáng)，異質(zhì)雙絲電弧噴涂技術(shù)形成了軟一硬相交錯(cuò)沉積的涂層結(jié)構(gòu)，其中Al作為軟質(zhì)相，可通過塑性變形吸收涂層的殘余應(yīng)力，M作為硬質(zhì)相可提高涂層的硬度和強(qiáng)度，而且，這種結(jié)構(gòu)氧化物含量低，抗變形和厚成形能力強(qiáng)，為制備大塊金屬間化合物復(fù)合材料提供了可能。其次，大量飛行的金屬粒子高速沉積到基體表面后，發(fā)生扁平化沉積，由于粒子的扁平化程度高、碰撞沉積速度快，使扁平顆粒間結(jié)合緊密，為后續(xù)的熱擴(kuò)散處理合金化過程提供了方便。再次，本發(fā)明設(shè)計(jì)的熱處理工藝可有效避免處理過程中氧化、變形、開裂缺陷，加溫區(qū)間處于鋁金屬的熔點(diǎn)以下，可避免因鋁原子的快速擴(kuò)散而形成大的孔隙，降低涂層的致密性?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0015]圖1是異步送絲電弧噴涂系統(tǒng)組成示意圖。
[0016]圖2是N1-Al雙絲同步送絲電弧噴涂弧區(qū)的高速拍攝照片。
[0017]圖3是N1-Al雙絲異步送絲電弧噴涂弧區(qū)的高速拍攝照片。
[0018]圖4是異步送絲電弧噴涂N1-Al涂層熱處理前后的XRD圖譜。
[0019]圖5是異步送絲電弧噴涂T1-Al涂層熱處理前后的XRD圖譜。
[0020]圖6是T1-Al混合涂層熱處理前的掃描電子顯微照片。
[0021]圖7是T1-Al涂層熱處理后的掃描電子顯微照片。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明實(shí)施例將進(jìn)一步說明異質(zhì)雙絲電弧噴涂及熱擴(kuò)散處理制備金屬間化合物復(fù)合涂層方法的具體實(shí)施方案，但本發(fā)明并不局限于下述實(shí)施例中。
[0023]實(shí)施例1:
[0024]使用平均粒度1.5mm的棕剛玉砂對噴涂零件IN718基體進(jìn)行噴砂處理，噴砂壓力
0.5MPa,噴砂角度70° ,噴砂距離100mm。而后進(jìn)行噴涂作業(yè)。使用的異步送絲電弧噴涂設(shè)備包括市售DNBM-500DSP型電弧噴涂電源、HAS-02型高速電弧噴涂槍、HINDOE HAS1-300霍爾電流傳感器和本發(fā)明涉及的異步送絲機(jī)`構(gòu)，該異步送絲機(jī)構(gòu)的主卡和從卡分別選用L292模塊的H橋PWM直流電機(jī)送絲電路，其中主卡還選用TMS320F2407型數(shù)字信號處理器，異步送絲機(jī)構(gòu)的兩套直流送絲電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)減速機(jī)分別采用SB-10-H型送絲機(jī)用直流電機(jī)和齒輪減速箱。結(jié)合異步送絲電弧噴涂設(shè)備將絲材噴涂至經(jīng)過處理的基體表面上，形成涂層，其中主卡一端連通鋁絲并與電源陽極導(dǎo)通、鎳絲與電源陰極導(dǎo)通。噴涂工藝為:噴涂電壓30V、噴涂電流120A、霧化空氣壓力0.7MPa、噴涂距離150mm，涂層厚度0.5mm。最后將涂層試件置入充氬氣保護(hù)的管式電阻爐中加熱，氬氣流量350ml/min，加熱至300°C保溫I小時(shí)，隨后加熱至650°C保溫時(shí)間6小時(shí)，爐冷至室溫。
[0025]為作對比，本實(shí)施例使用了常規(guī)的DNBM-500DSP型噴涂電源及其同步送絲噴涂系統(tǒng)進(jìn)行相同工藝參數(shù)下的噴涂試驗(yàn)。圖2為使用HiSpec5型高速攝像機(jī)對N1-Al雙絲同步送絲電弧噴涂弧區(qū)進(jìn)行高速記錄的照片，圖3為N1-Al雙絲異步送絲電弧噴涂弧區(qū)的照片。對比可以發(fā)現(xiàn)，使用同步送絲噴涂時(shí)(圖2)，鎳絲只能部分熔化，電弧極不穩(wěn)定，時(shí)常出現(xiàn)長時(shí)間斷弧現(xiàn)象；當(dāng)采用異步送絲電弧噴涂之后(圖3)，通過調(diào)節(jié)鎳絲的送絲速度，使之略低于鋁絲送絲速度，使得兩根絲材的送絲速度與各自的熔化速度相匹配，最終使電弧變得非常穩(wěn)定，有效解決了噴涂過程中的長時(shí)間斷弧問題。
[0026]圖4為使用Bruker D8Advance型多晶X射線衍射儀檢測異步送絲電弧噴涂N1-Al涂層熱處理前和熱處理后的XRD結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，熱處理前N1-Al涂層中主要含有單質(zhì)Al相和Ni相；熱處理后，涂層中主要由Ni2A13和Ni3Al金屬間化合物相，說明熱處理促成了金屬間化合物的生成。
[0027]實(shí)施例2:
[0028]使用平均粒度1.5mm的棕剛玉砂對噴涂零件Q235基體進(jìn)行噴砂處理，噴砂壓力0.7MPa,噴砂角度90° ,噴砂距離100mm。而后進(jìn)行噴涂作業(yè)。使用的異步送絲電弧噴涂設(shè)備包括市售DNBM-500DSP型電弧噴涂電源、HAS-02型高速電弧噴涂槍、HINDOE HAS1-300霍爾電流傳感器和本發(fā)明涉及的異步送絲機(jī)構(gòu)，該異步送絲機(jī)構(gòu)的主卡和從卡分別選用L292模塊的H橋PWM直流電機(jī)送絲電路，其中主卡還選用TMS320F2407型數(shù)字信號處理器，異步送絲機(jī)構(gòu)的兩套直流送絲電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)減速機(jī)分別采用SB-10-H型送絲機(jī)用直流電機(jī)和齒輪減速箱。結(jié)合異步送絲電弧噴涂設(shè)備將絲材噴涂至經(jīng)過處理的基體表面上，形成涂層，其中主卡一端連通鋁絲并與電源陽極導(dǎo)通、TAl鈦絲與電源陰極導(dǎo)通。噴涂工藝為:噴涂電壓32V、噴涂電流140A、霧化空氣壓力0.7MPa、噴涂距離150mm，涂層厚度0.5mm。最后將涂層試件置入充氬氣保護(hù)的管式電阻爐中加熱，氬氣流量500ml/min，加熱至250°C保溫I小時(shí)，隨后加熱至550°C保溫時(shí)間4小時(shí)，爐冷至室溫。
[0029]圖5使用Bruker D8Advance型多晶X射線衍射儀檢測異步送絲電弧噴涂T1-Al涂層熱處理前后的XRD結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，熱處理前T1-Al涂層中主要含有單質(zhì)Ti和Al相；熱處理后涂層中主要由TiAl、TiAl2和TiAl3金屬間化合物相，說明熱處理促成了金屬間化合物的生成。[0030]圖6為熱處理前的T1-Al混合涂層截面的掃描電子顯微照片，涂層主要由層狀結(jié)構(gòu)的Ti和Al扁平顆粒、少量氧化物夾雜和孔隙組成。結(jié)合能譜結(jié)果顯示，圖中淺黑色區(qū)域?qū)?yīng)Al扁平顆粒、灰色區(qū)域?yàn)門i的扁平顆粒，Ti顆粒和Al顆粒交錯(cuò)疊加，混合比較均勻，而且二者的結(jié)合界面清晰，沒有發(fā)現(xiàn)相互間形成合金化合物的痕跡。
[0031]圖7為熱處理后T1-Al涂層截面的掃描電子顯微照片，圖中清晰的顯示了 T1-Al擴(kuò)散區(qū)及孔隙的痕跡。結(jié)合上述XRD結(jié)果，進(jìn)一步說明Al扁平顆粒向Ti顆粒非均勻擴(kuò)散后，形成了波浪狀的擴(kuò)散界面，或者說Al扁平顆粒和Ti顆粒間發(fā)生擴(kuò)散反應(yīng)后，形成金屬間化合物的同時(shí)，二者原始的機(jī)械嵌合界面逐漸消失，形成了新的界面，這將有利于涂層性能的提升。
【權(quán)利要求】
1.一種異質(zhì)雙絲電弧噴涂及熱處理制備金屬間化合物復(fù)合涂層的方法，其特征在于:采用鋁絲作為噴涂電源輸出的自耗陽極、鎳或者鈦絲作為噴涂電源輸出的自耗陰極的異質(zhì)雙絲組合設(shè)計(jì)，并使用異步送絲電弧噴涂系統(tǒng)制備涂層，隨后將涂層試件放入充氬氣保護(hù)氣氛的熱處理爐中整體加熱，通過熱處理工藝使涂層發(fā)生熱擴(kuò)散合金化過程形成金屬間化合物復(fù)合涂層。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于:所用異步送絲電弧噴涂系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:噴涂電源(I)、霍爾電流傳感器(10)、異步送絲機(jī)構(gòu)(2)和電弧噴涂槍(3)，其中異步送絲機(jī)構(gòu)(2)包含送絲控制主卡(4)、直流送絲電機(jī)A (6)、機(jī)械傳動(dòng)減速機(jī)A (8)、送絲控制從卡(5)、直流送絲電機(jī)B(7)和機(jī)械傳動(dòng)減速機(jī)B(9)，送絲控制主卡(4)和送絲控制從卡(5)采用脈沖寬度調(diào)節(jié)方法改變直流送絲電機(jī)的電樞電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)送絲電機(jī)的調(diào)速，同時(shí)，噴涂過程中送絲控制主卡(4)通過與霍爾電流傳感器(10)的連接，獲取噴涂電流信號，電流信號輸入送絲控制主卡(4)的信號處理器后，經(jīng)信號處理和運(yùn)算輸出脈沖寬度可調(diào)的脈沖信號通過光電隔離電路反饋控制直流送絲電機(jī)A(6)的送絲速度，使直流送絲電機(jī)A(6)的轉(zhuǎn)速與噴涂電流成線性反饋關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)噴涂電流的反饋控制；機(jī)械傳動(dòng)減速機(jī)A(S)和機(jī)械傳動(dòng)減速機(jī)B(9)都采用單輸出軸設(shè)計(jì)，其中一個(gè)輸出軸連接電弧噴涂的鋁絲、另一個(gè)輸出軸連接電弧噴涂的鎳或者鈦絲。
3.按權(quán)利要求1所述方法，其特征在于:該方法包括以下次序的步驟: (1)噴涂前的基體表面進(jìn)行噴砂預(yù)處理，使用壓縮空氣0.5-0.7MPa，噴砂角度70°~90。,噴砂距離100~150mm ; (2)使用異步送絲電弧噴涂系統(tǒng)進(jìn)行鎳或者鈦絲作陰極、鋁絲作陽極的雙絲噴涂，噴涂電壓30~34V、噴涂電流100~180A、霧化氣體壓力0.5-0.7MPa、噴涂距離150~200_ ； (3)將制備了N1-Al 或者T1-Al的混合涂層試件放入氬氣保護(hù)氣氛熱處理爐中整體加熱，氬氣流量350~500ml / min,加熱250~300度保溫I~1.5小時(shí)，隨后加熱至550~650度，保溫時(shí)間4~6小時(shí)，加熱保溫之后試件隨爐冷至室溫。
【文檔編號】C23C4/18GK103614686SQ201310575278
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月17日
【發(fā)明者】陳永雄, 梁秀兵, 徐濱士, 胡振峰, 蔡志海, 喬玉林, 張平, 張志彬, 商俊超 申請人:中國人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院, 北京戎魯機(jī)械產(chǎn)品再制造技術(shù)有限公司