[发明专利]一种镍钛涂层的制备方法

说明书

一种镍钛涂层的制备方法，本发明提供了电弧喷涂涂层制备技术，采用这种制备技术在1Crl8Ni9Ti马氏体不锈钢基体上制备得到了厚度>0．4 mm的NiTi涂层，采用电弧喷涂技术所制备的NiTi涂层相结构分析表明：涂层主要相组成为奥氏体NiTi(B2)相、以及少量的TiO和NiO；显微组织和能谱分析显示：涂层内部为层状结构组织分布均匀，大变形粒子变形较为充分，含有少量的孔隙和微裂纹，孔隙多分布在大变形粒子的交界处，裂纹垂直于变形粒子；涂层平均显微硬度为429.8 HV_0.3。

技术领域

本发明涉及一种合金涂层，具体涉及电弧喷涂制备NiTi合金涂层，属于合金涂层的制备技术领域。

背景技术

1963年美国海军军械实验室Buehler博士等人，在近等原子比Ni-Ti合金中偶然发现了形状记忆效应，此后作为最为重要的一种形状记忆合金，Ni-Ti合金逐步引起了人们对其的广泛关注，其应用也不再拘泥于单一领域，Ni-Ti合金的实际应用得到了快速发展。

电弧喷涂技术(Arc Spraying)是一种制备涂层质量好，所用的成本低的热喷涂技术(Thermal Spraying)，于上世纪20年代产生，并在40年代末期开始实际应用。在我国，电弧喷涂技术的应用起源于20世纪50年代，发展到现在已广泛的应用于机械零件的修复和表面防护，以及钢结构大面积长效防腐工程等方面。电弧喷涂是以电弧为热源，将连续送入的金属丝加热熔化并用高速气流雾化、加速喷射到工件表面形成涂层的一种工艺。

在喷涂过程中，两根喷涂用金属丝在送丝机构的传送下均匀、连续地送进电弧喷枪中的两个导电嘴内，导电嘴分别接电源的正、负极，喷涂丝末端呈一定的角度(约为30°～60°)，并且保证在接触前两根丝材可靠的绝缘。喷涂时，两丝材端部互相接触时发生短路并产生电弧；在电源的作用下，电弧保持稳定燃烧，电弧发生点的背后，瞬间熔化的丝材被压缩空气雾化呈细小的熔滴，并以很高的速度喷射到工件表面，形成涂层。

发明内容

涂层试样是由基体和涂层金属两部分够成的，对于基体材料而言，其提供结构件所必须的力学、机械性能，是涂层赖以存在和发挥作用的基础。试样的制备过程中分别采用了电弧喷涂制备方法，所用的基体材料同为1Crl8Ni9Ti普通不锈钢。

电弧喷涂涂层制各过程中，所用的喷涂合金丝由西安赛特金属材料开发有限公司提供，型号为：TiNi-02，尺寸为Ф2.0 mm。相结构表征结果显示TiNi-02型丝材主要是由奥氏体B2-TiNi构成，其次含有少量的马氏体NiTi (B19＇) 低温稳定相。

本发明所用的电弧喷涂设备为美国UniqueCoat公司生产的TRS300H型喷涂系统，包括电源控制系统、送丝机构、点火箱、喷枪、液态燃气、液态气体汽化器等。

NiTi涂层的制备过程经过以下几个部分：基体材料表面的净化处理，喷砂处理，电弧喷涂制备NiTi涂层。

（1）基体材料净化处理。该过程是将基体材料表面进行初步的清理，除去基体上的油污、锈迹以及氧化层。油污的清理通常采用酒精或丙酮浸泡基材，锈迹的处理可以采用砂纸打磨等手段。本发明主要采用丙酮浸泡和砂纸打磨基材，以去除油污和锈迹。

（2）喷砂处理。该过程主要的目的是对基材表面进行粗化，使得涂层和基体的接触面积增大，提高涂层和基体问的结合强度。基材经喷砂处理之后，表面粗糙度增大，活性也随之增强空气中极易再次受到污染，因此喷砂之后应立刻进行喷涂操作。

（3）电弧喷涂制备NiTi涂层。粗化处理后的基体材料固定在电弧喷涂操作台上之后即可进行涂层的制备。

具体的NiTi涂层的喷涂工艺参数：

平均喷涂电流：106.6 A；

平均喷涂电压：30.6 V；

喷涂距离：约20 cm；