一种高硬度、低孔隙率镍铬-碳化铬涂层的制备方法

摘要

本发明涉及一种高硬度、低孔隙率镍铬-碳化铬涂层的制备方法，通过调节和设置各项喷涂参数，使原材料粉末达到良好的熔化状态，并保证了镍铬-碳化铬涂层优异的质量。本发明采用的方法为等离子喷涂方法，成本低，同时使涂层硬度达到了HR15N 80以上，并且涂层孔隙率小于5％，最大孔隙直径在25μm以下，满足了耐高温磨损涂层的指标要求。

主权项

一种高硬度、低孔隙率镍铬‑碳化铬涂层的制备方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：1)表面净化：对零件需喷涂部位及邻近部位进行刷洗后，在空气中晾干或用清洁、干燥的压缩空气吹干；2)零件保护：采用胶带、薄金属片或专用保护工装对非喷涂表面进行保护，确保非喷涂面不受损伤，胶带、薄金属片或保护工装不得遮蔽喷涂面；3)喷砂处理：采用具有分筛装置的喷砂机对喷涂部位进行喷砂处理，喷砂磨料选用24#白刚玉砂，喷砂压力范围为0.2～0.6MPa，喷砂距离100～300mm，压力方向与零件表面不垂直，以防砂粒嵌入零件表面；喷砂后，用洁净干燥的压缩空气将粘附在零件表面的碎砂及浮灰吹净；要求喷砂处理后，对于零件材料为铸铁、钢基合金、高温合金及钛合金喷涂部位的粗糙度要求Ra≥4，铝合金与镁合金则为Ra≥7；4)等离子喷涂镍铝底层：零件进行喷砂处理后应立即进行镍铝底层的喷涂工序，对于镁合金、铝合金及钛合金材料，时间间隔最多30分钟，其它材料最多2小时；制备镍铝底层工艺参数为：送粉方式：垂直送粉粉末型号：Metco450NS送粉量：24％r.p.m主气压力，氩气：75±5psi主气流量，氩气：95～105SCFH辅气压力，氢气：50±5psi辅气流量，氢气：调至电压值SCFH送粉气压力，氩气：3.5±0.2Bar送粉气流量，氩气：8～9NLPM喷涂电流：490～500A喷涂电压：68±2V喷涂距离：120～170mm喷枪移动速度：400～800mm/s按上述参数进行喷涂，直至镍铝底层的厚度为0.05～0.20mm时停止；5)等离子喷涂镍铬‑碳化铬面层：底层喷涂结束后，2小时内进行面层喷涂；制备镍铬‑碳化铬面层工艺参数为:送粉方式：垂直送粉粉末型号：KF‑71送粉量：20％r.p.m主气压力，氩气：75±5psi主气流量，氩气：80±5SCFH辅气压力，氢气：50±5psi辅气流量，氢气：调至电压值SCFH送粉气压力，氩气：3.5±0.2Bar送粉气流量，氩气：8～9NLPM喷涂电流：520±5A喷涂电压：65±2V喷涂距离：110～120mm喷枪移动速度：400～800mm/s喷涂过程中，对零件温度进行实时监控，当钢基合金、铸铁及高温合金零件的温度大于150℃时，或铝合金、镁合金或钛合金零件的温度大于120℃时，停枪中止喷涂，当钢基合金、铸铁及高温合金零件的温度不大于150℃时，或铝合金、镁合金或钛合金零件的温度不大于120℃时，继续进行喷涂，直至涂层厚度满足要求为止；6)最终检验：喷涂后将零件的保护工装去除，进行检验。