在基體上噴涂鈦涂層的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在基體上噴涂鈦涂層的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：基體預(yù)處理步驟，用于清除基體表面的油脂和灰塵；一次或多次噴涂步驟，在基體表面制備鈦涂層；涂層后加工步驟。本發(fā)明通過采用超音速等離子噴涂純鈦涂層，可以在例如是鋼材或鋁及鋁合金等基體上噴涂鈦層。通過采用鈦涂層技術(shù)，原先的鈦設(shè)備就可用鋼、鋁或鋁合金制造，然后噴涂鈦涂層，同樣可使設(shè)備具有鈦設(shè)備的優(yōu)異耐腐蝕性，同時降低了設(shè)備的制造成本。
【專利說明】在基體上噴涂鈦涂層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料加工領(lǐng)域，特別涉及一種采用超音速等離子噴涂技術(shù)在基體上鈦涂層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于鈦具有優(yōu)良的耐腐蝕性能、力學(xué)性能和工藝性能，被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟許多部門。特別 是在化工生產(chǎn)中，用鈦代替不銹鋼、鎳基合金和其它稀有金屬作為耐腐蝕材料。這對增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，延長設(shè)備使用壽命，減少消耗，降低能耗，降低成本，防止污染，改善勞動條件和提高勞動生產(chǎn)率等方面都有十分重要的意義。鈦金屬已成為化工裝備中主要的防腐蝕材料之一，并在化工裝置中已確立了他的耐腐蝕地位。目前鈦設(shè)備的應(yīng)用已從最初的“純堿與燒堿工業(yè)”擴展到氯酸鹽、氯化銨、尿素、有機合成、染料、無機鹽、農(nóng)藥、合成纖維、化肥、和精細化工等行業(yè)，設(shè)備種類已從小型、單一化發(fā)展到大型、多樣化。目前近80%的化工設(shè)備都是由鈦制成。鈦材料相較于鋼、鋁或鋁合金，成本較高。因此如何能夠使設(shè)備既具備鈦材料的耐腐蝕性，同時又能降低設(shè)備成本，已經(jīng)成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。
[0003]公開于該發(fā)明【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的一般【背景技術(shù)】的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種采用超音速等離子噴涂純鈦涂層的方法，可以在例如是鋼材或鋁及鋁合金等基體上噴涂鈦層。通過采用鈦涂層技術(shù)，原先的鈦設(shè)備就可用鋼、鋁或鋁合金制造，然后噴涂鈦涂層，同樣可使設(shè)備具有鈦設(shè)備的優(yōu)異耐腐蝕性，同時降低了設(shè)備的制造成本。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種在基體上噴涂鈦涂層的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:基體預(yù)處理步驟，用于清除基體表面的油脂和灰塵；一次或多次噴涂步驟，在基體表面制備鈦涂層；涂層后加工步驟。
[0006]優(yōu)選地，所述噴涂步驟采用超音速等離子噴涂技術(shù)。
[0007]進一步地，所述方法包括在清除基體表面的油脂和灰塵之前或之后，進行粗化處理，使得基體表面粗糙化。
[0008]優(yōu)選地，所述涂層后加工步驟包括封孔處理，在噴涂完畢后立即用樹脂或者涂漆對鈦涂層進行封孔處理。
[0009]優(yōu)選地，制備所述鈦涂層的材料是200~350目的鈦顆粒。
[0010]優(yōu)選地，所述基體是由鋁合金或者鋼制成的設(shè)備構(gòu)件。
[0011]優(yōu)選地，所述樹脂為環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂。
[0012]優(yōu)選地，在所述噴涂步驟之前包括預(yù)熱步驟，對基體進行預(yù)加熱。[0013]優(yōu)選地，所述鈦涂層的厚度為0.1~0.4mm。
[0014]本發(fā)明采用鋼、鋁(鋁合金)基體+鈦涂層的工藝，與直接用鈦制作設(shè)備比較，節(jié)約了鈦的消耗，能夠大幅降低成本，目前鋁的價格是鈦的1/3，鋼的價格則更低。
[0015]此外，通過本發(fā)明的方法制備的鈦涂層，與基體結(jié)合強度高；涂層沉積效率高，可達60%~70%，而超音速火焰噴涂和爆炸噴涂只有10%左右。此外，涂層的孔隙率低，約為3~4%。噴涂設(shè)備相對簡單，對待噴涂的零部件沒有尺寸限制，而低壓等離子噴涂的設(shè)備復(fù)雜，且只能對形狀簡單，尺寸小的零件進行噴涂。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]通過納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發(fā)明的某些原理的【具體實施方式】，本發(fā)明的裝置所具有的其它特征和優(yōu)點將變得清楚或更為具體地得以闡明。
[0017]圖1是本發(fā)明的采用超音速等離子噴涂鈦涂層的方法的流程圖。 [0018]應(yīng)當(dāng)了解，所附附圖并非按比例地顯示了本發(fā)明的基本原理的圖示性的各種特征的略微簡化的畫法。本文所公開的本發(fā)明的具體設(shè)計特征包括例如具體尺寸、方向、位置和外形將部分地由具體所要應(yīng)用和使用的環(huán)境來確定。
[0019]在這些圖形中，貫穿附圖的多幅圖形，附圖標記引用本發(fā)明的同樣的或等同的部分。
【具體實施方式】
[0020]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0021]作為本發(fā)明的一種實施方式，采用超音速等離子噴涂技術(shù)在金屬的基體表面制備鈦涂層。超音速等離子噴涂技術(shù)是熱噴涂技術(shù)的一種，它具有焰流溫度高，噴涂粒子飛行速度高的特點，可噴涂材料廣泛、涂層致密、與基體的結(jié)合強度高。利用等離子焰(非轉(zhuǎn)移型等離子弧)將引入的噴涂粉末加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并在等離子焰的作用下，高速度地撞擊到經(jīng)處理過的基材表面上，然后攤平、鋪展，最終形成具有層片狀結(jié)構(gòu)的涂層。
[0022]鈦粉末是一種常用的耐蝕、高粘結(jié)性，且有較好韌性的噴涂材料。涂層厚度可以在
0.1~0.4mm的范圍內(nèi)，有較高的結(jié)合強度。
[0023]采用超音速等離子噴涂技術(shù)在基體表面噴涂鈦涂層包括基體預(yù)處理步驟，用于清除基體表面的油脂和灰塵。可以在清除油脂和灰塵之后進行粗化處理，通常采用噴砂法粗化，也可采用其它方法粗化。
[0024]之后進行一次或多次噴涂步驟，在基體表面制備鈦涂層?？筛鶕?jù)涂層的厚度選擇噴涂的次數(shù)，對于涂層較厚的情況可進行多次噴涂。
[0025]噴涂之后進行涂層后加工步驟。涂層后加工步驟可包括采用樹脂或者涂漆封孔處理。此外，根據(jù)需要也可進行磨削加工，使得基體達到要求的尺寸。對于僅用于防腐的零部件可不用磨削加工。
[0026]參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，采用超音速等離子噴涂技術(shù)在基體表面噴涂鈦涂層包括以下步驟:基體預(yù)處理步驟S10，用于清除基體表面的油脂和灰塵，在本實例中通過空燒(150°C X120min)或用脫脂溶劑徹底清除基體表面的油脂和灰塵。本實施例中，所述基體是將鋼或鋁(或鋁合金)毛坯件按圖紙加工成零部件，預(yù)留0.1~0.3mm的加工余量。
[0027]接下來在噴涂步驟S20中，通過超音速等離子噴涂技術(shù)在基體表面制備鈦涂層。先用等離子焰流把氣缸套壁預(yù)熱到150°C，然后開始送粉，實施噴涂。噴涂參數(shù)如下:
[0028]主氣(Ar)流量:135L/min
[0029]次氣(N2)流量:6L/min
[0030]載氣(N2)流量:0.6m3/h
[0031]工作電壓:140V
[0032]工作電流:350A
[0033]噴涂距離:85_
[0034]送粉量:25g/min
[0035]涂層材料:鈦，粒度:200~350目
[0036]涂層厚度0.1~0.4mm
[0037]最后是涂層后加工步驟S30，對涂層表面。對于有尺寸要求的基體，可通過磨削加工，使得基體達到要求的尺寸。
[0038]此外，為了使得鈦涂層的效果更好，可以在基體預(yù)處理之前對基體進行粗化處理，例如用36目的剛玉砂均勻噴砂粗化處理，然后進行清洗。也可以基體預(yù)處理步驟之后，進行粗化處理，例如用36目的剛玉砂均勻噴砂粗化處理，然后用壓縮空氣將基體表面吹凈。
[0039]涂層厚度可以在0.1~0.4_之間，若需要的涂層較厚，則可分多次實施噴涂，防止一次噴涂時間太長，基體過熱。
[0040]此外，在噴涂步驟之后，可以進行封孔處理，例如噴涂完畢后立即用環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂或者涂漆對鈦涂層進行封孔處理，封孔時必須在噴涂結(jié)束后，基體未冷卻前實施，這樣封孔的效果最佳。然后再進行涂層后加工步驟。
[0041]通過本發(fā)明的方法獲得的鈦涂層構(gòu)件與純鈦構(gòu)件的耐腐蝕程度相當(dāng)，例如經(jīng)過80°C、HC1和Na(OH)溶液24小時浸泡試驗，通過本發(fā)明方法獲得的鈦涂層與純鈦的腐蝕程度相當(dāng)。
[0042]本發(fā)明中可采用鋼材為基體，優(yōu)點是價格便宜，結(jié)構(gòu)強度高，但設(shè)備重量大。也可采用鋁為基體，優(yōu)點是設(shè)備重量輕，甚至比鈦設(shè)備的重量都輕，(A1比鈦的密度低)，但價格相對鋼材貴。也可以采用其他的輕質(zhì)金屬或合金材料作為基體。
[0043]鈦材料的用途非常廣泛，除了醫(yī)療、航天，其它領(lǐng)域的鈦制品幾乎都可用鈦涂層來替代，因此本發(fā)明的方法應(yīng)用前景廣泛。本發(fā)明方法易操作，適宜于任意形狀的鋼、鑄鐵或者輕合金元件表面制備鈦涂層，提高了元件的耐磨損性能和耐腐蝕性能，使制備的鈦涂層致密、耐磨、耐腐蝕、熱穩(wěn)定性佳。
[0044]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種在基體上噴涂鈦涂層的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:基體預(yù)處理步驟，用于清除基體表面的油脂和灰塵；一次或多次噴涂步驟，在基體表面制備鈦涂層；涂層后加工步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的在基體上噴涂鈦涂層的方法，其特征在于，所述噴涂步驟采用超音速等離子噴涂技術(shù)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的在基體上噴涂鈦涂層的方法，其特征在于，進一步包括在清除基體表面的油脂和灰塵之前或之后，進行粗化處理，使得基體表面粗糙化。
4.如權(quán)利要求1或2所述的在基體上噴涂鈦涂層的方法，其特征在于，所述涂層后加工步驟包括封孔處理，在噴涂完畢后立即用樹脂或者涂漆對鈦涂層進行封孔處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的在基體上噴涂鈦涂層的方法，其特征在于，制備所述鈦涂層的材料是200~350目的鈦顆粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的在基體上噴涂鈦涂層的方法，其特征在于，所述基體是由鋁合金或者鋼制成的設(shè)備構(gòu)件。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的在基體上噴涂鈦涂層的方法，其特征在于，所述樹脂為環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的在基體上噴涂鈦涂層的方法，其特征在于，在所述噴涂步驟之前包括預(yù)熱步驟，對基體進行預(yù)加熱。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的在基體上噴涂鈦涂層的方法，其特征在于，所述鈦涂層的厚度為0.1~0.4mm。
【文檔編號】C23C4/08GK103695834SQ201310733693
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】劉天寅 申請人:劉天寅