[发明专利]一种NiTi合金与TiB2

说明书

本发明公开了一种NiTi合金与TiB₂陶瓷复合的涂层材料及其制备方法。首先使用喷雾干燥的方法制备出NiTi合金与TiB₂陶瓷复合的粉末颗粒。原料粉包含TiB₂粉末、金属Ni粉末和TiH₂粉末三种，其中TiB₂粉末约占总质量的60％，金属Ni粉末约占总质量的18.5％～22.5％，TiH₂粉末占总质量的17.5％～21.5％。干燥后的粉末在惰性气环境下进行热处理之后，使用等离子喷涂技术在金属基材表面喷涂NiTi合金陶瓷复合涂层，等离子喷涂的参数为：喷涂距离100mm，氩气流量30SLPM，氢气流量12SLPM，电流500A，电压60～70V，送粉速率35g/min。所制备的涂层中主要物相为TiB₂相和NiTi相，涂层平均显微硬度达到868.6(Hv_0.05)，较之于传统的NiTi合金涂层有显著的提高。

技术领域

本发明属于工程材料表面防护领域，涉及一种NiTi合金与TiB₂陶瓷复合的涂层材料及其制备方法，具体涉及了一种使用喷雾干燥法进行复合粉末的团聚，使用等离子喷涂制备NiTi合金与TiB₂陶瓷复合的涂层的工艺制备方法。

背景技术

NiTi形状记忆合金具有优良的形状记忆效应、超弹性、高阻尼性能，以及良好的耐腐蚀性和优异的生物相容性。尤其是近等原子比的NiTi合金有优异的抗空蚀性能，作为涂层材料，应用于螺旋桨、水轮机、液压泵等液体过流部件表面，可以延长设备使用寿命，减少经济损失。然而，NiTi合金一般多采用熔炼方式制备块材，难以作为涂层应用，另外，NiTi合金的硬度偏低，使得它在一些耐磨场合的应用受到了限制，而TiB₂陶瓷具有高强度、高硬度、高耐磨性和高模量特性，被广泛应用于耐冲击装甲、切削工具、耐磨涂层等领域。

将NiTi合金与TiB₂陶瓷进行复合，可以兼顾NiTi合金的超弹性、高阻尼性以及TiB₂硬度高、耐磨性好的优点，而NiTi合金超弹性的特点，又能抵消纯TiB₂陶瓷脆性大的缺点。

本发明提出了一种易于实现的、低成本的、高体积分数陶瓷相增强的NiTi合金涂层材料及涂层制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种NiTi合金与TiB₂陶瓷进行复合的涂层材料及其制备方法，该方法具有成本低，操作简单，易于实现的特点。

根据本发明的一个方面，提供了一种TiB₂-NiTi金属陶瓷涂层材料的制备方法，采用喷雾干燥法制备金属陶瓷复合粉末，使用TiB₂粉末质量分数为60％，Ni粉末质量分数为18.5％～22.5％，TiH₂粉末质量分数为17.5％～21.5％。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种TiB₂-NiTi 金属陶瓷涂层材料的制备方法，其特征在于以高纯度，1～5μm的TiB₂粉末、2～4μm的Ni粉末和1～3μm的TiH₂粉末为原料，采用二流式气动喷雾干燥技术制备团聚烧结型热喷涂粉末。团聚烧结型粉末经过热处理具有一定的结合强度，适用于等离子喷涂工艺。

根据本发明的另一个方面，提供了一种NiTi合金与陶瓷进行复合的涂层的制备方法，其特征在于使用本发明制备的45μm～90μm粒度范围的TiB₂-NiTi团聚粉末作为等离子喷涂材料，采用等离子喷涂的方式达到快速冷却的效果，使得最终涂层的粘结相为NiTi相。

附图说明

图1喷雾干燥制备的TiB₂-NiTi粉末的形貌图