[发明专利]一种镍包碳化钛感应熔覆层的制备方法

说明书

本发明公开了一种镍包碳化钛感应熔覆层的制备方法，首先，对TiC粉末进行化学镀镍处理，形成具有核‑壳结构的镍Ni包TiC粉末；接着，将Ni包TiC粉末与低硬度的镍自熔合金粉末球磨；然后，对基体进行预处理并用砂纸打磨基体表面；再接着，将混合粉末与水玻璃粘结剂调制成膏状物涂覆在基体钢表面并干燥；最后，采用氩气保护感应熔覆的方法在基体表面制备含有未分解TiC颗粒的镍基碳化钛感应熔覆层。本发明解决了常用镍基增强碳化钛感应熔覆层中碳化钛与镍的浸润性差、碳化钛电阻率大导致的熔覆层熔化不完全、组织不致密的问题，在提高工具、模具及结构零部件磨损性能方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及感应熔覆领域，具体涉及一种镍包碳化钛感应熔覆层的制备方法。

背景技术

工具、模具或机械零部件在工作过程中的主要失效形式为磨损、腐蚀和断裂。而磨损是其最主要的失效形式之一。工具、模具或机械零部件磨损失效主要发生在表面。所以提高他们的表面性能是提高其寿命的最主要措施。感应熔覆技术与其它表面处理技术相比，它具有加热速度快、热损少、加热效率高、无污染、加工质量高、易于实现自动控制等优点。常常被用于工具、模具或零部件的表面改性及表面修复。目前，Ni基自熔性合金硬度高、耐磨性和抗高温氧化性好，是在感应熔覆工艺中最常使用的合金粉末；但是单纯的自熔合金粉末对耐磨性的提高程度有限，很难胜任磨损严重的场合。为了提高熔覆层硬度，常常在低硬度自熔合金粉末体系中加入一定含量的高熔点和高硬度的陶瓷材料形成复合粉末体系。感应熔覆中一般都采用与Ni浸润性好且电阻率较低的WC和Cr₃C₂等作为增强相。但是，WC和Cr₃C₂增强相与金属的摩擦系数高，硬度低，其熔覆层耐磨性能有待进一步提高。TiC增强相具有低摩擦因数、高硬度、低密度以及良好的高温稳定性，有望替代传统以WC和Cr₃C₂为增强相的复合涂层。但是由于TiC与Ni的浸润性差且电阻率高，常常在感应熔覆过程中出现涂层熔化不透、孔隙较多的缺陷。而采用大的感应电流会导致基体过烧甚至熔化流淌。目前，采用TiC作为增强相制备感应熔覆复合涂层的几乎没有。因此，如何提高碳化钛与镍的浸润性并降低TiC的电阻率是感应熔覆制备TiC增强复合涂层必须解决的问题。

公布号CN106180938A公布了感应加热制备摆碾机摆头所需碳化钨耐磨涂层的方法，采用氩气保护在摆碾机摆头上感应熔覆WC‐Co复合涂层。中国石油大学机电学院(王宝阳)采用感应熔覆方法在45号钢基体上制备Ni60粉末中不同含量的Cr₃C₂‐NiCr材料的复合涂层(王宝阳,王引真,程国东,等.感应熔覆Ni基合金/碳化物熔覆层的组织与冲蚀磨损性能.中国表面工程,2009,22(1):42‐45)。这些方法都没有涉及到感应熔覆TiC增强复合涂层的制备工艺。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种在直接在金属表面制备致密、无裂纹、硬度高的碳化钛感应熔覆层的方法。该方法克服了TiC与Ni的浸润性差且电阻率高导致感应熔覆过程中出现涂层熔化不透、孔隙较多的缺陷问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种镍包碳化钛感应熔覆层的制备方法，包含如下步骤：

(1)将碳化钛粉末进行清洗、粗化、敏化、活化、化学镀镍、清洗过滤及干燥，形成具有核-壳结构的镍包碳化钛包覆粉末；

(2)将镍包碳化钛与低硬度镍基自熔合金粉末混合球磨2-6小时；其中低硬度镍基自熔合金粉末占镍包碳化钛与低硬度镍基自熔合金粉末混合物总质量的0wt.％-30wt.％；

(3)将基体钢板用砂纸打磨得到平整光洁的表面，最后用酒精清洗晾干得到预处理后的基体钢；