专利名称：一种耐磨TiNi形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法
技术领域：
本发明涉及耐磨涂层的制备方法，具体涉及一种耐磨TiNi形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法
背景技术：
TiM形状记忆合金是一种新型的性能优异的耐磨材料，其耐磨性能可与典型的耐磨材料媲美，但材料的硬度比传统耐磨材料低得多，按照经典磨损理论可知，材料的硬度起着关键性作用，且工况不同时，硬度等机械性能对材料耐磨性的影响也不同。而马氏体的择优取向、超弹性和形状记忆效应使得TiNi形状记忆合金具有优异的耐磨性，另外合金良好的应变硬化效应、热硬性及抗疲劳等特性也有助于合金的耐磨性。挖掘机、装载机、推土机等工程机械的工作条件恶劣，受力复杂多变，磨损严重，铲斗是这些机械的关键结构件。在铲运过程中，铲斗是受物料磨损的主要部位，磨损严重后不但影响整机的使用性能，而且会减少铲斗容量。因此，如何改进斗齿性能，提高其耐磨性能，具有重要的现实意义。在斗齿等易磨损部件表面制备耐磨TiM形状记忆合金涂层，利用TiM形状记忆合金优异的耐磨性，有效保证斗齿的使用寿命；延长铲斗的整体使用寿命。TiM形状记忆合金涂层的常用方法有脉冲激光沉积法、电弧喷涂法制备以及直流或射频磁控溅射法等，然而这些方法设备比较复杂，涂层沉积速度慢，尤其是用这些方法所制备的TiNi形状记忆合金涂层的厚度非常薄，只有约为10 μ m，由于薄膜过厚所造成的内应力过大而会导致薄膜脱落。因此对于要应用于挖掘机铲斗等易磨损部件需较厚的耐磨涂层来说，需采用新的制备方法镀制厚的耐磨TiM形状记忆合金来满足工程应用。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种耐磨TiM形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法，用氩弧焊方式快速的制备出厚度较厚的耐磨TiM形状记忆合金涂层，并且降低了制备成本、简化了制备工艺。为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种耐磨TiNi形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法，包括以下步骤步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1 2mm， 氩弧焊工艺参数为电流60 130A ；电压10 100V ；氩气保护的流量为6-12L/min。所述的TiNi形状记忆合金分子式为TiNi。本发明是在惰性气体氩气保护下，以熔焊方式将TiNi形状记忆合金熔融，将TiNi 形状记忆合金与钢形成紧密结合的两相冶金界面，避免产生间隙。本发明采用氩弧焊方式制备TiM形状记忆合金涂层可降低设备成本，氩气保护可以避免焊接界面氧化，增加涂层与钢基体试样的结合强度；步骤一中清洗钢基体试样是为了提高焊料润湿性，润湿性能是指焊料熔液在钢基体表面能铺展，接触面有扩大的趋势，提高润湿性能即是使熔液对钢基体表面的附着力大于与其内聚力。
图1为用本发明所制备的TiNi形状记忆合金涂层的光学显微镜照片。图2为TiNi形状记忆合金涂层磨损前的光学显微镜照片。图3为载荷为10N、速度为0. 05m/s、干摩擦工况下TiNi形状记忆合金涂层磨损后的光学显微镜照片。图4为载荷为10N、速度为0. 05m/s、干摩擦工况下TiNi形状记忆合金涂层磨损后的磨痕宽度及深度示意图。图5为载荷为20N、速度为0. 05m/s、干摩擦工况下TiNi形状记忆合金涂层磨损后的光学显微镜照片。图6为载荷为20N、速度为0. 05m/s、干摩擦工况下TiNi形状记忆合金涂层磨损后的磨痕宽度及深度示意图。
具体实施例方式实施例一本实施例包括以下步骤步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1. 1mm，氩弧焊工艺参数为电流60A ；电压80V ；氩气保护的流量为6L/min。实施例二本实施例包括以下步骤步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1. 4mm,氩弧焊工艺参数为电流60A ；电压100V ；氩气保护的流量为8L/min。实施例三本实施例包括以下步骤步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1. 0mm，氩弧焊工艺参数为电流80A ；电压10V ；氩气保护的流量为12L/min。实施例四
5
本实施例包括以下步骤步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度2mm，氩弧焊工艺参数为电流130A ；电压80V ；氩气保护的流量为lOL/min。实施例五本实施例包括以下步骤步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1. 8mm, 氩弧焊工艺参数为电流100A ；电压50V ；氩气保护的流量为2L/min。图1为本发明实施例二所制备的TiNi形状记忆合金涂层的光学显微镜照片，从图中测量可得TiNi形状记忆合金涂层厚度达到1. 4mm。图2为本发明实施例二 TiNi形状记忆合金涂层磨损前的光学显微镜照片，可看出 TiNi形状记忆合金涂层表面光滑无气泡。图3为本发明实施例二载荷为10N、速度为0. 05m/s、干摩擦工况下TiNi形状记忆合金涂层磨损后的光学显微镜照片，可看出磨痕有891 μ m图4为本发明实施例二载荷为10N、速度为0. 05m/s、干摩擦工况下TiNi形状记忆合金涂层磨损后的磨痕宽度及深度示意图，可得到磨痕宽度约900 μ m，深度约为3 μ m。图5为本发明实施例二载荷为20N、速度为0. 05m/s、干摩擦工况下TiNi形状记忆合金涂层磨损后的光学显微镜照片，可看出与图3相比较，当载荷增加后，磨痕宽度增加到 1044 μ m0图6为本发明实施例二载荷为20N、速度为0. 05m/s、干摩擦工况下TiNi形状记忆合金涂层磨损后的磨痕宽度及深度示意图，可看出与图3相比较，当载荷增加后，可得到磨痕宽度约1000 μ m,深度约为12 μ m,现有技术制备出的TiNi形状记忆合金涂层厚度最多也只能达到10 μ m，在此工况条件下，现有技术所制备的TiNi涂层根本达不到对易损件的保护作用。
权利要求
1.一种耐磨TiNi形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融 TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1 2mm，氩弧焊工艺参数为电流60 130A ；电压10 100V ；氩气保护的流量为6-12L/min ； 所述的TiNi形状记忆合金分子式为TiNi。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨TiM形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；步骤二、选择 TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1. 1mm，氩弧焊工艺参数为电流60A ；电压80V ；氩气保护的流量为6L/min ； 所述的TiNi形状记忆合金分子式为TiNi。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨TiM形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性； 步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融 TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1. 4mm，氩弧焊工艺参数为电流60A ；电压100V ；氩气保护的流量为8L/min ； 所述的TiNi形状记忆合金分子式为TiNi。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨TiM形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性； 步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融 TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1. 0mm，氩弧焊工艺参数为电流80A ；电压10V ；氩气保护的流量为12L/min ； 所述的TiNi形状记忆合金分子式为TiNi。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨TiM形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合^^，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度2mm，氩弧焊工艺参数为电流130A ；电压80V ；氩气保护的流量为lOL/min ；所述的TiNi形状记忆合金分子式为TiNi。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨TiM形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合^^，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢基体试样表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1. 8mm,氩弧焊工艺参数为电流100A ；电压50V ；氩气保护的流量为2L/min ； 所述的TiNi形状记忆合金分子式为TiNi。
全文摘要
一种耐磨TiNi形状记忆合金涂层的氩弧焊制备方法，包括以下步骤步骤一、清洗钢基体试样，去除试样表面的氧化膜，提高焊料润湿性；步骤二、选择TiNi形状记忆合金为熔焊焊丝，以氩弧焊方式加热熔融TiNi形状记忆合金，使TiNi形状记忆合金熔液流入钢表面，并在惰性气体氩气保护下电弧和熔融TiNi形状记忆合金，在钢基体试样表面形成TiNi形状记忆合金涂层，其厚度1～2mm，氩弧焊工艺参数为电流60～130A；电压10～100V；氩气保护的流量为6-12L/min，本发明采用氩弧焊方式制备TiNi形状记忆合金涂层可降低设备成本，氩气保护可以避免焊接界面氧化，增加涂层与钢基体试样的结合强度。
文档编号B23K9/06GK102400081SQ20111032786
公开日2012年4月4日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者曾群锋, 董光能 申请人:西安交通大学