專利名稱：用石墨電極對鈦合金材料表面電火花放電強(qiáng)化處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對金屬表面強(qiáng)化處理的方法，特別是關(guān)于對鈦合金材料的零件，進(jìn)行表面強(qiáng)化處理的方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)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(jìn)行自動控制的電火花強(qiáng)化機(jī)，將工件接在脈沖電流的負(fù)極上，石墨電極接在脈沖電流的正極上，進(jìn)行電火花放電，產(chǎn)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(zhì)，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(qiáng)化的機(jī)理是，石墨電極在鈦合金表面發(fā)生了電火花放電原位反應(yīng)，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(qiáng)化層進(jìn)行的表面X-射線衍射譜檢測(見圖1)。表明強(qiáng)化表面存在著三種微觀結(jié)構(gòu)，即TiC、C和Ti。分析認(rèn)為TiC是在強(qiáng)化過程中產(chǎn)生的強(qiáng)化相，Ti是母材的遺留部分，C是未參加強(qiáng)化反應(yīng)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(qiáng)的親和力，在強(qiáng)化過程中放電點的熔池中，石墨分子和熔融Ti發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)生成TiC。TiC具有極高的硬度熔融在母材上產(chǎn)生致密的結(jié)構(gòu)。就是在較軟的母材上熔滲了許多硬顆粒，這種材料結(jié)構(gòu)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(fā)明實現(xiàn)表面改性的強(qiáng)化相。
本發(fā)明的有益效果是零件表面強(qiáng)化點密集、均勻，表面強(qiáng)化層可高達(dá)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(shù)下降，使用壽命長，表面強(qiáng)化處理費(fèi)用少，而且操作方便，表面強(qiáng)化處理參數(shù)易于控制和達(dá)到。


圖1為本發(fā)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(fā)明實施例TC1-0樣品表面掃描電鏡照片X100，圖3為本發(fā)明實施例TC1-0樣品截面的掃描電鏡照片X1000，圖4為本發(fā)明實施例TC1-0樣品涂層表面黑區(qū)的能譜成分分析，圖5為本發(fā)明實施例TC1-0樣品涂層表面灰區(qū)的能譜成分分析，圖6為本發(fā)明實施例TC1-0樣品涂層表面白亮區(qū)的能譜成分分析，圖7為本發(fā)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(fā)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(chǎn)化石墨為電極，鈦合金材料試樣選擇TC1，其化學(xué)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(shè)備采用LM-1A型電火花強(qiáng)化機(jī)。
當(dāng)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(fù)極。放電能量大小由脈寬來控制，接通電源后，PLC開始運(yùn)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(dāng)加工時間達(dá)到參數(shù)設(shè)定的時間時，加工自動結(jié)束，首先斷開脈沖電源，再經(jīng)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(shù)電壓85V功率管數(shù)1、2加工規(guī)準(zhǔn)(檔)4、5、6熔涂時間100S、120S、140S
權(quán)利要求
1.用石墨電極對鈦合金材料表面電火花放電強(qiáng)化處理的方法，其特征在于采用由可編程控制器PLC進(jìn)行自動控制的電火花強(qiáng)化機(jī)對工件表面進(jìn)行強(qiáng)化處理，將被處理零件接在脈沖電流的負(fù)極上，石墨電極接在脈沖電流正極上，進(jìn)行電火花放電，產(chǎn)生電火花原位化合反應(yīng)，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(zhì)，電極尺寸和形狀保證操作方便、可靠，其工藝參數(shù)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(qiáng)化處理的方法，是針對采用硬質(zhì)合金材料作為電極進(jìn)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(jìn)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(zhì)，電極尺寸和形狀能保證涂覆方便、可靠；機(jī)電加工參數(shù)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(yōu)先權(quán)日2003年5月19日
發(fā)明者陳文華, 牛立剛, 王德新 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司