[发明专利]等离子喷焊气固反应原位生成氮化物增强耐磨层及工艺

说明书

技术领域

本发明属于表面工程领域，涉及等离子喷焊耐磨层及工艺，尤其是一种等离子喷焊原位生成氮化物增强耐磨层及工艺。

背景技术

近年来，等离子喷焊因其熔敷率高、稀释率低、粉末适用广、生产效率高等优点，在表面工程尤其是表面强化与修复领域引起极大重视。目前，对等离子喷焊耐磨层的研究多集中在改良粉末配比以及直接添加硬质相等领域，由于现有等离子喷焊技术成本较高、工艺复杂等问题，使其未能在表面强化与修复领域得到大规模推广应用。TiN作为Ti的二元氮化物，具有高熔点(2950℃)、高硬度、耐磨损、耐腐蚀、高比强度、高的化学稳定性和热稳定性等优点，在机械、化工和微电子领域得到广泛应用；而C_0.3N_0.7Ti是在TiN中固溶了C元素形成的一种三元化合物，兼具有TiN和TiC的优良性能，广泛应用于耐磨零件及切削刀具等领域。

现有《一种等离子喷焊用自熔性合金粉末》(CN201010158640.7)，虽然提出了一种新的合金粉末配方，但与现有的铁基合金粉末成分变化不大，性能提升有限；现有《一种模具钢基体碳化钨增强复合材料强化层及制备工艺》(CN201110122803.0)，虽然在现有NiCrBSi合金粉末中加入10-20％的WC/Co提高了等离子喷焊层的性能，但由于直接添加的WC硬质相，在喷焊层中粒度较大、分布不均等，不能对喷焊层整体起到弥散强化的作用，喷焊层性能改善有限；现有《一种在铁基材料表面沉积铁+铬+钼+钛+氮化钛的混合多层纳米强化层的工艺》(CN201410349445.0)，虽然在涂层表层制备出氮化钛涂层，但是采用磁控溅射技术，涂层与基体的结合强度远达不到等离子喷焊的冶金结合强度；现有《基于微波技术制备氮化钛/氮化铬/氮化铝涂层的方法》(CN201310752554.2)，虽然在工件表面涂覆钛粉等粉末，并在氮气气氛下，采用微波加热技术生成含有氮化钛的涂层，但由于采用简单的微波加热技术，工件和涂层的结合强度同样远达不到等离子喷焊的冶金结合强度。因此，采用等离子喷焊技术，设计一套简单工艺，通过气固反应原位生成TiN、C_0.3N_0.7Ti增强耐磨层极具现实意义及实际应用价值。

发明内容

为克服以上现有技术的不足，本发明旨在提供一种等离子喷焊气固反应原位生成氮化物增强耐磨层及工艺，不但满足现有表面强化与修复问题对喷焊层高耐磨性、基体与喷焊层高结合强度的要求，而且TiN、C_0.3N_0.7Ti增强耐磨层制备工艺更加简单、高效、低成本。

为实现以上发明目的，本发明采取的技术方案是：采用等离子喷焊方法，首先将不同量、流动性好的Ti粉与Ni60B粉末均匀混合；通入纯Ar或Ar、N₂混合气体作为等离子气，通入纯N₂或Ar、N₂混合气体作为送粉气，通入纯N₂或Ar、N₂混合气体作为保护气；N₂与Ti粉、Ni60B中的C元素在熔池中发生气固反应，制备得不同含量、弥散分布的TiN、C_0.3N_0.7Ti增强耐磨层。