[發明專利]一種利用激光快速重熔制備硼鋁鎂三元合金涂層的方法

無效

• 申請號: 201110266184.2
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102296290A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 耿興國;李峰;盧福*;肖夢夢;郭震遠
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B23K26/34
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種利用激光快速重熔制備硼鋁鎂三元合金涂層的方法，屬于制備功能材料、金屬材料表面改性領域。

背景技術

硼鋁鎂合金(BAM)是美國能源部Ames?Laboratory實驗室的研究人員1999年在無意中制備得到的。它比聚四氟乙烯光滑，摩擦系數只有0.02。BAM具有一個復雜的低對稱性的64原子的斜方晶系結構，在它的結構中存在空位，這與具有簡單的、高對稱性的晶體結構的超硬材料不同，主要表現為以下兩個方面：(1)通過添加一些像Si、TiB2等物質可以使得BAM的硬度增大，而一般的超硬材料則恰恰相反；(2)BAM具有很好的電導性。BAM的獨特性能為其的改性提供了有利的條件。

Cook等通過脈沖激光沉積方法對比研究了室溫和573K下形成的BAM的性能差異，進一步通過將Si、TiB2、Fe3O4等摻加到BAM中改變其硬度等性能。2009年，Roberts等通過脈沖電流燒結方法制備了BAM。脈沖激光沉積方法制備了BAM但脈沖激光沉積法對靶材要求較高，涂層很薄。以上方法均不適合大規模生產，且制備方法成本高。

目前的制備方法有高溫1400度持續24小時以上，這鐘方法耗能高，條件苛刻，難以做成涂層。脈沖電流燒結法，脈沖激光沉積法制備BAM，均難以實現BAM大規模的生產應用。所以現有技術中，需特殊設備，工藝復雜，高耗能，高污染，耗時長等缺點。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種制備硼鋁鎂三元合金涂層的激光快速重熔方法。

技術方案

一種利用激光快速重熔制備硼鋁鎂三元合金涂層的方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：將鎂粉、硼粉和鋁粉進行球磨或研碎，球磨后，硼粉、鎂粉、鋁粉的粒徑均為5μm-10μm；然后硼粉、鎂粉、鋁粉分別按70～80％∶10～13％∶12～15％的質量百分比的比例混合；

步驟2：將混合好的粉末與純酒精以0.15～0.25g/ml的濃度比例混合，在攪拌中將混合懸濁液均勻涂到鋼板表面，置于水平地方自然風干；所述鋼板需要打磨表面、拋光；

步驟3：將風干好的鋼板以激光功率為50～450W，掃描速率10～80mm/s，光斑直徑0.1～2mm，正離焦，在氬氣保護下激光進行重熔得到硼鋁鎂三元合金涂層。

所述鋼板采用砂紙打磨表面層至銀白色，再用砂紙拋光后清水清洗后風干。

有益效果

本發明提出的一種利用激光快速重熔制備硼鋁鎂三元合金涂層的方法，利用激光熔覆技術，獲得不受常規條件下的溶解度和平衡相圖所確定的相規律限制的合金表面涂層，這種合金涂層具有高的耐磨性、耐蝕性和良好的電磁和熱性能。與傳統噴涂工藝相比，激光表面熔覆技術具有以下幾方面的優點：(1)熔覆層組織致密，晶粒細小，具有較好的抗氧化、耐腐蝕、耐磨損等性能；(2)熔覆層與基材呈良好的冶金結合，結合強度較高；(3)對基材的熱輸入量小，基材的熱影響區較小；(4)基材對涂層的稀釋度較小；(5)激光表面熔覆過程可精確控制，后續機械加工量小；6)可對工件進行局部熔覆處理，處理部位變形小，熔覆過程可控性好，易實現自動化。該技術目前已較為成熟，相關理論也有很大發展。

相比于傳統方法，實現方便，節能環保，易于大規模生產，易于自動化生產。

本項目在工程應用中也同樣具有深遠的影響。在鉆頭和其他切削工具外表涂一層堅硬的BAM涂層也具有非常大的應用前景，原本用于此的金剛石雖然更堅硬，但它會與鋼發生化學反應，因此會受到腐蝕，而BAM涂層更廉價且不會受到鋼的腐蝕。另外據有關文獻報道，給飛機的旋翼葉片涂一層BAM涂層，僅2微米后的涂層就可以減少葉片與外罩之間的摩擦，這意味著該涂層可以每年為國家節約12億元。

激光重熔法制備BAM涂層，優勢在于節約具有戰略價值且昂貴的合金元素，獲得不受常規條件下的溶解度和平衡相圖所確定的相規律限制的新合金、非晶態和表面涂層，這種合金涂層具有高的耐磨性、耐蝕性和良好的電磁和熱性能。激光重熔法易于自動化控制，制備迅速，涂層厚度可以做到毫米級以上。有速度快，成本低，效果好的優勢。

附圖說明

圖1：利用激光快速重熔制備硼鋁鎂三元合金涂層的掃描電鏡圖

具體實施方式

現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述：

實施例1：