一種重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層及其制備方法
【專利摘要】一種重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層及其制備方法，包括位于基體表面的底層，位于底層表面的過渡層，以及位于過渡層表面的面層組成，底層的材料為Ni25鎳基自熔合金屬粉末，過渡層的材料為Ni60鎳基自熔合金屬粉末，面層的材料為Ni60/WC-Cr3C2-RE-Ni鎳基復(fù)合金屬粉末；重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層是采用超音速等離子噴涂底層、過渡層以及面層，然后對(duì)底層、過渡層以及面層進(jìn)行真空重熔制成的。本發(fā)明為重載齒輪的制造與再制造提供的復(fù)合梯度涂層和制備方法，通過這種方法制造的齒輪可以獲得應(yīng)力緩和、高結(jié)合強(qiáng)度的耐磨、耐蝕和抗疲勞功能涂層，從而提高重載齒輪的工作壽命。
【專利說明】一種重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于齒輪制造與再制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種重載齒輪表面復(fù)合梯度涂 層及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 重卡變速器副箱減速齒輪是變速器輸出端用于扭矩輸出的重載齒輪，通常制造工 藝流程是造型-預(yù)氮化-滲碳-淬火-低溫回火。齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，受到周期性變化的 接觸應(yīng)力作用，當(dāng)接觸應(yīng)力超過一定值時(shí)，油膜不能形成，就會(huì)造成齒面疲勞損傷，在齒面 上產(chǎn)生微小的疲勞裂紋，此疲勞裂紋不斷擴(kuò)展、延伸，裂紋上部的金屬就會(huì)碎裂脫落，形成 不同形狀的凹坑，如擴(kuò)展性點(diǎn)蝕、片蝕、剝落和表層壓碎都會(huì)破壞正常的齒面形狀，從而使 齒輪失效。當(dāng)重載車輛在起步、加速、行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下易產(chǎn)生 嚴(yán)重沖擊，因摩擦溫度升高，齒輪材料硬度降低，輪齒材料屈服產(chǎn)生塑性流動(dòng)，使齒面和齒 體變形，出現(xiàn)輪齒歪扭，齒形劇變。在滾碾沖擊作用下，接觸應(yīng)力過高，動(dòng)載荷太大，以及潤 滑不良，導(dǎo)致整個(gè)工作面出現(xiàn)明顯的脊棱；在齒頂和端面出現(xiàn)飛邊，齒頂滾圓，接線附近有 溝槽、凹坑、脊棱等現(xiàn)象，導(dǎo)致齒輪過早失效。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提出一種重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層及其制備方法，該涂層能 夠有效提高齒面抗點(diǎn)蝕和疲勞磨損性能。
[0004] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層，包括位于基體表面的 底層，位于底層表面的過渡層，以及位于過渡層表面的面層組成，底層的材料為Ni25鎳 基自熔合金屬粉末，過渡層的材料為Ni60鎳基自熔合金屬粉末，面層的材料為Ni60/ WC-Cr3C2-RE-Ni鎳基復(fù)合金屬粉末；重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層是采用超音速等離子噴涂 底層、過渡層以及面層，然后對(duì)底層、過渡層以及面層進(jìn)行真空重熔制成的。
[0005] 所述的Ni25鎳基自熔合金屬粉末的粒度150-300目，且按重量百分比計(jì)，Ni25鎳 基自熔合金屬粉末包括70% -85%的Ni, 5% -10%的Cr,彡0.2%的C，1.0% -2.0%的B， 2. 0% -3. 5%的Si以及彡4%的Fe, Ni25鎳基自熔合金屬粉末中Ni、Cr、C、B、Si以及Fe 的質(zhì)量百分比之和為100%。
[0006] 所述的Ni60鎳基自熔合金屬粉末的粒度150-300目，且按重量百分比計(jì)，Ni60鎳 基自熔合金屬粉末包括60% -80%的Ni, 7% -17%的Cr, 0.2% -L 1%的C，L 5% -4.0% 的B，2. 0% -5. 0%的Si以及彡5%的Fe,且Ni60鎳基自熔合金屬粉末中的Ni、Cr、C、B、Si 以及Fe的質(zhì)量百分比之和為100%。
[0007] 所述的Ni60/WC-Cr3C2-RE-Ni鎳基復(fù)合金屬粉末是以Ni60鎳基自熔合金粉為 基，加入WC-Cr 3C2-RE-Ni合金粉混合而成的，鎳基復(fù)合金屬粉末的粒度150-300目，按重 量百分比計(jì)，鎳基復(fù)合金屬粉末包括60% -80%的Ni、9% -18%的Cr、1.2% -2.3%的C、 0· 9% -3. 0%的 Β、1· 0% -3. 0%的 Si、5% -12%的 W、0. 2% -0· 5%的 RE 以及彡 3%的 Fe, 且鎳基復(fù)合金屬粉末中的Ni、Cr、C、B、Si、W、RE以及Fe的質(zhì)量百分比之和為100%。
[0008] 所述的底層的厚度為100?150 μ m，過渡層的厚度為100?150 μ m，面層的厚度 為 200 ?300 μ m。
[0009] -種所述的重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟：
[0010] 1)在基體表面采用超音速等離子噴涂底層，然后在底層表面采用超音速等離子噴 涂過渡層，接著在過渡層的表面采用超音速等離子噴涂面層；
[0011] 2)將底層、過渡層以及面層進(jìn)行真空重熔，在基體表面得到重載齒輪表面復(fù)合梯 度涂層。
[0012] 所述的步驟1)中基體在表面采用超音速等離子噴涂底層之前經(jīng)過清洗、除油除 銹和噴砂處理。
[0013] 所述的步驟1)中在基體表面采用超音速等離子噴涂底層、在底層表面采用超音 速等離子噴涂過渡層以及在過渡層的表面采用超音速等離子噴涂面層的工藝參數(shù)是：電流 320?390A、電壓90?130V、主氣Ar壓力0· 7?0· 9MPa、輔氣H2壓力0· 6?0· 8MPa、載體 氣N2壓力0· 6?0· 8MPa、送粉率25?40g/min、噴涂距離90?120謹(jǐn)。
[0014] 所述的步驟2)中真空重熔時(shí)的真空度為1?0. OlPa，升溫速率為5?10°C /min， 加熱溫度為1045?1095°C，保溫時(shí)間為5?15min。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0016] 本發(fā)明復(fù)合梯度涂層包括底層、過渡層、面層，且基于"結(jié)合強(qiáng)度+尺寸恢復(fù)+性能 提升"的制造與再制造涂層開發(fā)與應(yīng)用的基本思路，利用超音速等離子噴涂+真空重熔技術(shù) 來恢復(fù)尺寸，同時(shí)制備具有耐磨、減摩的涂層，有效提高齒面抗點(diǎn)蝕和疲勞磨損性能的梯度 涂層。
[0017] 底層的材料為Ni25鎳基自熔合金屬粉末，其設(shè)計(jì)主要考慮涂層與基體的熱性能 匹配及結(jié)合強(qiáng)度；過渡層的材料為Ni60鎳基自熔合金屬粉末，其設(shè)計(jì)主要是考慮恢復(fù)尺 寸，提高強(qiáng)度和硬度；面層的材料為Ni60/WC-Cr 3C2-RE-Ni鎳基復(fù)合金屬粉末，其設(shè)計(jì)主要 是考慮耐磨、減摩、降噪等功能。而且，由于本發(fā)明將現(xiàn)有齒輪表面滲碳工藝改為采用超音 速等離子噴涂-真空重熔鎳基復(fù)合梯度涂層，涂層與基體形成冶金結(jié)合，涂層耐磨性比滲 碳層的耐磨性能提高5-10倍，從而提高重載齒輪的工作壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層制備工藝流程；
[0020] 圖3是耐磨性能對(duì)比圖，其中，1為滲碳淬火，2為本發(fā)明重載齒輪表面復(fù)合梯度涂 層。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，其僅在于解釋而不是限定。
[0022] 如圖1和圖2所示，本發(fā)明重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層，以輪齒表面為基體，包括 位于基體A表面厚度范圍在100?150 μ m的底層B，位于底層B表面厚度范圍在100? 150 μ m的過渡層C，以及位于過渡層C表面厚度范圍在200?300 μ m的面層D組成，底層 B的材料為Ni25鎳基自熔合金屬粉末，過渡層C的材料為Ni60鎳基自熔合金屬粉末，面層 D的材料為Ni60/WC-Cr3C2-RE-Ni鎳基復(fù)合金屬粉末；在該基體A表面復(fù)合梯度涂層采用超 音速等離子噴涂-真空重熔的方法而得到，也就是說重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層是采用超 音速等離子噴涂底層B、過渡層C以及面層D，然后對(duì)底層B、過渡層C以及面層D進(jìn)行真空 重熔制成的。
[0023] 所述的Ni25鎳基自熔合金屬粉末的粒度150-300目，且按重量百分比計(jì)，Ni25 鎳基自熔合金屬粉末包括70 % -85 %的Ni，5 % -10 %的Cr，彡0· 2 %的C，L 0 % -2. 0 %的 8,2.0%-3.5%的51以及彡4%的？6，附25鎳基自熔合金屬粉末中附、〇、（：、8、51以及 Fe的質(zhì)量百分比之和為100% ;進(jìn)一步，Ni25鎳基自熔合金屬粉末包括75%-85%的Ni, 8% -10% 的 Cr, 0· 1% -1 % 的 C，L 0% -2. 0% 的 B，2. 0% -3. 5% 的 Si 以及 0· 9%?4% 的 Fe, 〇
[0024] 所述的Ni60鎳基自熔合金屬粉末的粒度150-300目，且按重量百分比計(jì)，Ni60鎳 基自熔合金屬粉末包括60% -80%的Ni, 7% -17%的Cr, 0.2% -L 1%的C，L 5% -4.0% 的B，2. 0% -5. 0%的Si以及彡5%的Fe,且Ni60鎳基自熔合金屬粉末中的Ni、Cr、C、B、Si 以及Fe的質(zhì)量百分比之和為100%。
[0025] 所述的Ni60/WC-Cr3C2-RE_Ni鎳基復(fù)合金屬粉末是以Ni60鎳基自熔合金為基，力口 入WC-Cr 3C2-RE-Ni合金粉混合而成的。鎳基復(fù)合金屬粉末的粒度150-300目，按重量百 分比計(jì)，附60/100 3(：2-1?-附鎳基復(fù)合金屬粉末包括60%-80%的附、9%-18%的0、 1. 2% -2. 3%的 C、0. 9% -3. 0%的 Β、1· 0% -3. 0%的 Si、5% -12%的 W、0. 2% -0· 5%的 RE 以及彡3%的Fe,且鎳基復(fù)合金屬粉末中的Ni、Cr、C、B、Si、W、RE以及Fe的質(zhì)量百分比之 和為100%。
[0026] 參見圖2,本發(fā)明重載齒輪表面涂層的制備方法，包括如下步驟：
[0027] 1)基體表面預(yù)處理：
[0028] 對(duì)作為基體A的齒輪表面進(jìn)行清洗、除油除銹和噴砂處理。
[0029] 2)在預(yù)處理后的基體A表面采用超音速等離子噴涂厚度為100?150 μ m的底層 B，然后在底層B表面采用超音速等離子噴涂厚度為100?150 μ m的過渡層C，接著在過渡 層C的表面采用超音速等離子噴涂厚度為200?300 μ m的面層D ;
[0030] 其中，在基體A表面采用超音速等離子噴涂底層B的工藝參數(shù)是：電流320? 390A、電壓90?130V、主氣Ar壓力0· 7?0· 9MPa、輔氣H2壓力0· 6?0· 8MPa、載體氣N2壓 力0· 6?0· 8MPa、送粉率25?40g/min、噴涂距離90?120mm。
[0031] 在底層B表面采用超音速等離子噴涂過渡層C的工藝參數(shù)是：電流320?390A、 電壓 9〇?13〇ν、主氣Ar壓力0· 7?0· 9MPa、輔氣H2壓力0· 6?0· 8MPa、載體氣N2壓力 0· 6?0· 8MPa、送粉率25?40g/min、噴涂距離90?120mm。
[0032] 在過渡層C的表面采用超音速等離子噴涂面層D的工藝參數(shù)是：電流320?390A、 電壓 9〇?l3〇V、主氣Ar壓力0· 7?0· 9MPa、輔氣H2壓力0· 6?0· 8MPa、載體氣N2壓力 0· 6?0· 8MPa、送粉率25?40g/min、噴涂距離90?120mm。
[0033] 3)將底層B、過渡層C以及面層D進(jìn)行真空重熔，在基體A表面得到重載齒輪表面 復(fù)合梯度涂層；其中，真空重熔時(shí)的真空度為1?〇. IPa，升溫速率為5?KTC /min，加熱 溫度為（1045?1095°C )，保溫時(shí)間為5?15min，保溫結(jié)束后轉(zhuǎn)移至冷室進(jìn)行冷卻。最后 研磨修型。
[0034] 以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0035] 實(shí)施例1 :
[0036] 本發(fā)明重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層，以驅(qū)動(dòng)齒表面為基體，包括位于基體A表面 厚度范圍在150 μ m的底層B，位于底層B表面厚度范圍在150 μ m的過渡層C，以及位于過 渡層C表面厚度范圍在200 μ m的面層D組成，底層B的材料為Ni25鎳基自熔合金屬粉末， 過渡層C的材料為Ni60鎳基自熔合金屬粉末，面層D的材料為Ni60/WC-Cr 3C2-RE-Ni鎳基 復(fù)合金屬粉末；在該基體A表面復(fù)合梯度涂層采用超音速等離子噴涂-真空重熔的方法而 得到，也就是說重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層是采用超音速等離子噴涂底層B、過渡層C以及 面層D，然后對(duì)底層B、過渡層C以及面層D進(jìn)行真空重熔制成的。
[0037] 所述的Ni25鎳基自熔合金屬粉末的粒度150-300目，且按重量百分比計(jì)，Ni25鎳 基自熔合金屬粉末包括有80. 5%的Ni、10%的Cr、0. 2%的CU. 8%的B、3. 5%的Si、4%的 Fe0
[0038] 所述的Ni60鎳基自熔合金屬粉末的粒度150-300目，且按重量百分比計(jì)，Ni60鎳 基自熔合金屬粉末包括70%的Ni、15%的Cr、l%的C、4%的B、5%的Si、5%的Fe。
[0039] 所述的Ni60/WC-Cr3C2-RE-Ni鎳基復(fù)合金屬粉末是以Ni60鎳基自熔合金為基，力口 入WC-Cr 3C2-RE-Ni合金粉混合而成的。鎳基復(fù)合金屬粉末的粒度150-300目，按重量百分 比計(jì)，鎳基復(fù)合金屬粉末包括69 %的Ni、15 %的Cr、2 %的C、2. 8 %的B、3 %的Si、5 %的W、 0· 2%的 RE、3%的 Fe。
[0040] 對(duì)驅(qū)動(dòng)齒表面復(fù)合涂層制備的具體實(shí)施步驟為：
[0041] 1)基體表面預(yù)處理：
[0042] 對(duì)作為基體A的齒輪表面進(jìn)行清洗、除油除銹和噴砂處理。
[0043] 2)在預(yù)處理后的基體A表面采用超音速等離子噴涂厚度為150 μ m的底層B，然后 在底層B表面采用超音速等離子噴涂厚度為150 μ m的過渡層C，接著在過渡層C的表面采 用超音速等離子噴涂厚度為200 μ m的面層D ;
[0044] 其中，在基體A表面采用超音速等離子噴涂底層B的工藝參數(shù)是：電流320A、電壓 90V、主氣Ar壓力0· 8MPa、輔氣H2壓力0· 7MPa、載體氣N2壓力0· 6MPa、送粉率30g/min、噴 涂距離100mm。
[0045] 在底層B表面采用超音速等離子噴涂過渡層C的工藝參數(shù)是：電流390A、電壓 130V、主氣Ar壓力0· 9MPa、輔氣H2壓力0· 8MPa、載體氣N2壓力0· 6MPa、送粉率40g/min、噴 涂距離120_。
[0046] 在過渡層C的表面采用超音速等離子噴涂面層D的工藝參數(shù)是：電流350A、電壓 130V、主氣Ar壓力0· 7MPa、輔氣H2壓力0· 7MPa、載體氣N2壓力0· 8MPa、送粉率25g/min、噴 涂距離90mm。
[0047] 3)將底層B、過渡層C以及面層D進(jìn)行真空重熔，在基體A表面得到重載齒輪表面 復(fù)合梯度涂層；其中，真空重熔時(shí)的真空度為1?〇. IPa，升溫速率為KTC /min，加熱溫度 為1085-1095°C (即1090°C ±5°C )，保溫時(shí)間為5min，保溫結(jié)束后轉(zhuǎn)移至冷室進(jìn)行冷卻。 最后研磨修型。得到重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層。
[0048] 實(shí)施例2 :
[0049] 本發(fā)明重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層，以驅(qū)動(dòng)齒表面為基體，包括位于基體A表面 厚度范圍在IOOym的底層B，位于底層B表面厚度范圍在120 μ m的過渡層C，以及位于過 渡層C表面厚度范圍在300 μ m的面層D組成，底層B的材料為Ni25鎳基自熔合金屬粉末， 過渡層C的材料為Ni60鎳基自熔合金屬粉末，面層D的材料為Ni60/WC-Cr 3C2-RE-Ni鎳基 復(fù)合金屬粉末；在該基體A表面復(fù)合梯度涂層采用超音速等離子噴涂-真空重熔的方法而 得到，也就是說重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層是采用超音速等離子噴涂底層B、過渡層C以及 面層D，然后對(duì)底層B、過渡層C以及面層D進(jìn)行真空重熔制成的。
[0050] 所述的Ni25鎳基自熔合金屬粉末的粒度150-300目，且按重量百分比計(jì)，Ni25鎳 基自熔合金屬粉末中含有85%的Ni、10%的Cr、0. 1%的C、2. 0%的B、2. 0%的Si、0. 9%的 Fe0
[0051] 所述的Ni60鎳基自熔合金屬粉末的粒度150-300目，且按重量百分比計(jì)，Ni60鎳 基自熔合金屬粉末中含有80%的Ni、10%的Cr、l%的C、3. 0%的B，4. 0%的Si，2%的Fe。
[0052] 所述的Ni60/WC-Cr3C2-RE_Ni鎳基復(fù)合金屬粉末是以Ni60鎳基自熔合金為基，力口 入WC-Cr 3C2-RE-Ni合金粉混合而成的，鎳基復(fù)合金屬粉末的粒度150-300目，按重量百分比 計(jì)，鎳基復(fù)合金屬粉末包括63%的Ni、16%的Cr、3. 5%的C、2%的B、2%的Si、10%的W、 0· 5%的 RE、3%的 Fe。
[0053] 對(duì)驅(qū)動(dòng)齒表面復(fù)合涂層制備的具體實(shí)施步驟為：
[0054] 1)基體表面預(yù)處理：
[0055] 對(duì)作為基體A的齒輪表面進(jìn)行清洗、除油除銹和噴砂處理。
[0056] 2)在預(yù)處理后的基體A表面采用超音速等離子噴涂厚度為IOOym的底層B，然后 在底層B表面采用超音速等離子噴涂厚度為120 μ m的過渡層C，接著在過渡層C的表面采 用超音速等離子噴涂厚度為300 μ m的面層D ;
[0057] 其中，在基體A表面采用超音速等離子噴涂底層B的工藝參數(shù)是：電流390A、電壓 110V、主氣Ar壓力0· 7MPa、輔氣H2壓力0· 6MPa、載體氣N2壓力0· 8MPa、送粉率25g/min、噴 涂距離90mm。
[0058] 在底層B表面采用超音速等離子噴涂過渡層C的工藝參數(shù)是：電流320A、電壓 90V、主氣Ar壓力0· 8MPa、輔氣H2壓力0· 6MPa、載體氣N2壓力0· 7MPa、送粉率25g/min、噴 涂距離90mm。
[0059] 在過渡層C的表面采用超音速等離子噴涂面層D的工藝參數(shù)是：電流320A、電壓 90V、主氣Ar壓力0· 9MPa、輔氣H2壓力0· 8MPa、載體氣N2壓力0· 7MPa、送粉率40g/min、噴 涂距離120_。
[0060] 3)將底層B、過渡層C以及面層D進(jìn)行真空重熔，在基體A表面得到重載齒輪表面 復(fù)合梯度涂層；其中，真空重熔時(shí)的真空度為1?〇. IPa，升溫速率為5°C /min，加熱溫度為 1045-1055°C (即1050°C ±5°C)，保溫時(shí)間為15min，保溫結(jié)束后轉(zhuǎn)移至冷室進(jìn)行冷卻。最 后研磨修型，得到重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層。
[0061] 實(shí)施例3:
[0062] 本發(fā)明重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層，以對(duì)齒面磨損、或帶有凹坑的失效齒表面為 基體，包括位于基體A表面厚度范圍在130 μ m的底層B，位于底層B表面厚度范圍在100 μ m 的過渡層C，以及位于過渡層C表面厚度范圍在260 μ m的面層D組成，底層B的材料為Ni25 鎳基自熔合金屬粉末，過渡層C的材料為Ni60鎳基自熔合金屬粉末，面層D的材料為Ni60/ WC-Cr3C2-RE-Ni鎳基復(fù)合金屬粉末；在該基體A表面復(fù)合梯度涂層采用超音速等離子噴 涂-真空重熔的方法而得到，也就是說重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層是采用超音速等離子噴 涂底層B、過渡層C以及面層D，然后對(duì)底層B、過渡層C以及面層D進(jìn)行真空重熔制成的。
[0063] 所述的Ni25鎳基自熔合金屬粉末的粒度150-300目，且按重量百分比計(jì)，Ni25鎳 基自熔合金屬粉末中含有80%的Ni、8%的Cr、0. 2%的C、1.8%的B、3%的Si、4%的Fe。
[0064] 所述的Ni60鎳基自熔合金屬粉末的粒度150-300目，且按重量百分比計(jì)，Ni60鎳 基自熔合金屬粉末中含有78 %的Ni、7 %的Cr、I. 1 %的C、4. 0 %的B，5. 0 %的Si，4. 9 %的 Fe0
[0065] 所述的Ni60/WC-Cr3C2-RE-Ni鎳基復(fù)合金屬粉末是以Ni60鎳基自熔合金為基，力口 入WC-Cr 3C2-RE-Ni合金粉混合而成的，鎳基復(fù)合金屬粉末的粒度150-300目，按重量百分比 計(jì)，鎳基復(fù)合金屬粉末包括65%的Ni、15%的Cr、3%的C、2. 2%的B、2. 5%的Si、9%的W、 0· 3%的 RE、3%的 Fe。
[0066] 對(duì)齒面磨損、或帶有凹坑的失效齒輪的輪齒上制備的具體實(shí)施步驟為：
[0067] 1)基體表面預(yù)處理：
[0068] 對(duì)齒輪表面進(jìn)行清洗、除油、除銹、噴砂處理。
[0069] 2)在預(yù)處理后的基體A表面采用超音速等離子噴涂厚度為130 μ m的底層B，然后 在底層B表面采用超音速等離子噴涂厚度為100 μ m的過渡層C，接著在過渡層C的表面采 用超音速等離子噴涂厚度為260 μ m的面層D ;
[0070] 其中，在基體A表面采用超音速等離子噴涂底層B的工藝參數(shù)是：電流350A、電壓 130V、主氣Ar壓力0· 9MPa、輔氣H2壓力0· 8MPa、載體氣N2壓力0· 7MPa、送粉率40g/min、噴 涂距離120_。
[0071] 在底層B表面采用超音速等離子噴涂過渡層C的工藝參數(shù)是：電流350A、電壓 100V、主氣Ar壓力0· 7MPa、輔氣H2壓力0· 7MPa、載體氣N2壓力0· 8MPa、送粉率30g/min、噴 涂距離100mm。
[0072] 在過渡層C的表面采用超音速等離子噴涂面層D的工藝參數(shù)是：電流390A、電壓 100V、主氣Ar壓力0· 8MPa、輔氣H2壓力0· 6MPa、載體氣N2壓力0· 6MPa、送粉率30g/min、噴 涂距離100mm。
[0073] 3)將底層B、過渡層C以及面層D進(jìn)行真空重熔，在基體A表面得到重載齒輪表面 復(fù)合梯度涂層；其中，真空重熔時(shí)的真空度為1?〇. IPa，升溫速率為7°C /min，加熱溫度為 1065-1075°C (即1070°C ±5°C)，保溫時(shí)間為lOmin，保溫結(jié)束后轉(zhuǎn)移至冷室進(jìn)行冷卻。最 后研磨修型，得到重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層。
[0074] 由圖3可以看出，由于本發(fā)明將現(xiàn)有齒輪表面滲碳工藝改為采用超音速等離子 噴涂-真空重熔鎳基復(fù)合梯度涂層，涂層與基體形成冶金結(jié)合，涂層的磨損量是滲碳件的 1/5?1/10,即涂層耐磨性比滲碳件的耐磨性能提高5-10倍。見表1所示。
[0075] 表1滲碳件與涂層的磨損量
[0076]

【權(quán)利要求】
1. 一種重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層，其特征在于：包括位于基體（A)表面的底層（B)， 位于底層（B)表面的過渡層（C)，以及位于過渡層（C)表面的面層（D)組成，底層（B)的材 料為Ni25鎳基自熔合金屬粉末，過渡層（C)的材料為Ni60鎳基自熔合金屬粉末，面層（D) 的材料為Ni60/WC-Cr3C2-RE-Ni鎳基復(fù)合金屬粉末；重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層是采用超 音速等離子噴涂底層（B)、過渡層（C)以及面層（D)，然后對(duì)底層（B)、過渡層（C)以及面層 (D)進(jìn)行真空重熔制成的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層，其特征在于：所述的Ni25鎳 基自熔合金屬粉末的粒度150-300目，且按重量百分比計(jì)，Ni25鎳基自熔合金屬粉末包括 70% -85% 的 Ni，5% -10% 的 Cr，彡 0? 2% 的 C，1. 0% -2. 0% 的 B，2. 0% -3. 5% 的 Si 以 及彡4%的Fe，Ni25鎳基自熔合金屬粉末中Ni、Cr、C、B、Si以及Fe的質(zhì)量百分比之和為 100%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層，其特征在于：所述的Ni60鎳 基自熔合金屬粉末的粒度150-300目，且按重量百分比計(jì)，Ni60鎳基自熔合金屬粉末包括 60% -80%的 Ni，7% -17%的 Cr，0. 2% -1. 1%的 C，1. 5% -4. 0%的 B，2. 0% -5. 0%的 Si 以及彡5%的Fe，且Ni60鎳基自熔合金屬粉末中的Ni、Cr、C、B、Si以及Fe的質(zhì)量百分比 之和為100%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層，其特征在于：所述的Ni60/ WC-Cr3C2-RE-Ni鎳基復(fù)合金屬粉末是以Ni60鎳基自熔合金為基，加入WC-Cr 3C2-RE-Ni 合金粉混合而成的，其特征在于：所述的鎳基復(fù)合金屬粉末的粒度150-300目，按重量 百分比計(jì)，鎳基復(fù)合金屬粉末包括60% -80%的Ni、9% -18%的Cr、1.2% -2.3%的C、 0? 9% -3. 0%的 B、l. 0% -3. 0%的 Si、5% -12%的 W、0. 2% -0? 5%的 RE 以及彡 3%的 Fe， 且鎳基復(fù)合金屬粉末中的附、0、(：、8、51、1、1?以及？6的質(zhì)量百分比之和為100%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層，其特征在于：所述的底層（B) 的厚度為1〇〇?150 U m，過渡層（C)的厚度為100?150 y m，面層⑶的厚度為200? 300 u m〇
6. -種權(quán)利要求1?5所述的重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層的制備方法，其特征在于，包 括以下步驟： 1) 在基體（A)表面采用超音速等離子噴涂底層（B)，然后在底層（B)表面采用超音速 等離子噴涂過渡層（C)，接著在過渡層（C)的表面采用超音速等離子噴涂面層（D); 2) 將底層（B)、過渡層（C)以及面層（D)進(jìn)行真空重熔，在基體（A)表面得到重載齒輪 表面復(fù)合梯度涂層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層的制備方法，其特征在于，所述 的步驟1)中在基體（A)表面采用超音速等離子噴涂底層（B)、在底層（B)表面采用超音速 等離子噴涂過渡層（C)以及在過渡層（C)的表面采用超音速等離子噴涂面層（D)的工藝參 數(shù)是：電流320?390A、電壓90?130V、主氣Ar壓力0? 7?0? 9MPa、輔氣H2壓力0? 6? 0? 8MPa、載體氣N2壓力0? 6?0? 8MPa、送粉率25?40g/min、噴涂距離90?120mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的重載齒輪表面復(fù)合梯度涂層的制備方法，其特征在于，所述 的步驟2)中真空重熔時(shí)的真空度為1?0. OlPa，升溫速率為5?10°C /min，加熱溫度為 1045?1095°C，保溫時(shí)間為5?15min。
【文檔編號(hào)】B32B15/01GK104388887SQ201410668715
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】溫禎洪, 韓志海, 楊建鋒, 白宇, 楊樂, 呂軍濤, 吳秀英, 亢永霞 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué), 陜西法士特汽車傳動(dòng)集團(tuán)有限責(zé)任公司, 陜西工業(yè)技術(shù)研究院