[發明專利]一種碳化鈦金屬陶瓷粉末及激光熔覆該粉末的方法

有效

• 申請號: 201210473439.7
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN102962447A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 賀長林;陳少克;周中河
• 申請（專利權）人: 汕頭大學
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;C23C24/10;C22C19/03
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 韓國勝

技術領域

本發明涉及金屬表面處理技術領域，尤其涉及一種碳化鈦金屬陶瓷粉末及激光熔覆該粉末的方法。

背景技術

激光熔覆是一種先進的表面改性技術，它是利用高能激光束使添加在表面的材料及基材的表面薄層熔化而形成具有特殊功能及低稀釋率并且與基材結合為冶金結合的涂層，從而可在一般鋼材表面制成具有耐磨、耐腐蝕、抗氧化和耐高溫等優異性能材料的技術。激光熔覆可以在低成本的材料上制備高性能的涂層，所以它可以降低能耗，節約成本。激光熔覆形成的是冶金結合，因此比熱噴涂和電沉積、電鍍等方法的結合強度高。激光熔覆技術具有快速凝固、工件變形小的特點，在航天、航空、汽車造船、國防軍工等領域顯示出廣闊的應用前景。

鎳基自熔性合金粉末熔覆的涂層具有很好的潤濕性、耐腐蝕性、高溫自潤滑作用。鎳基自熔性合金主要使用于局部要求耐磨、耐熱、耐腐蝕以及抗熱疲勞的構件。自熔性合金粉末和陶瓷粉末組成的復合粉末借助激光熔覆技術制備出陶瓷顆粒增強金屬基復合涂層，復合涂層將金屬的強韌性、良好的工藝性和陶瓷材料優異的耐磨、耐腐蝕、耐高溫和抗氧化特性結合起來。熔覆復合粉末是目前激光熔覆技術領域的研究熱點。

熔覆層中的氣孔、組織粗大、有裂紋、硬質相的不良分布、熔覆層材料的凝固收縮及與基材熱膨脹系數的不匹配等問題都是現在研究的熱點。對于激光熔覆碳化鈦陶瓷國內外學者做了大量的研究改善涂層的組織性能。通過改變熔覆材料配方，增加負膨脹系數的材料如銅和氧化鋁，增加韌性相材料如鈦、銥等元素。碳化鈦具有高硬度、高模量、高熔點、熱力學穩定等特點、因而被廣泛用作復合材料的增強相，但是碳化鈦因為熔點很高，對激光機的功率要求高，而且碳化鈦的熔點比鎳和鐵的熔點高很多，導致激光熔覆層的搭接處出現組織不均勻性，從而導致組織不均勻，出現氣孔。

目前，現有技術采用原位生成的方法熔覆碳化鈦，但原位生成的碳化鈦陶瓷相有限；由于脈沖激光機的光波不連續，激光熔覆一般都使用二氧化碳激光機，所以對脈沖激光機的熔覆研究相對較少；在運用同步送粉和預涂敷的方法進行熔覆時，對表面形狀有曲面零件熔覆效果較差，用粘合劑會引入雜質，影響涂層組織。綜上所述，目前還沒有一種方法的比較完美的進行激光碳化鈦金屬陶瓷粉末的熔覆。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明的目的是，提供一種碳化鈦金屬陶瓷粉末及激光熔覆該粉末的方法，以克服現有技術中激光熔覆層的搭接處出現組織不均勻性，從而導致的組織不均勻、有氣孔等問題。

（二）技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種碳化鈦金屬陶瓷粉末，其按質量百分比由28%~30%的碳化鈦、1%~2%的氧化鑭和68%~71%的鎳60組成。

優選地，所述鎳60按質量百分比由小于3%的碳、12%~19%的鉻、2%~3%的硼、小于2%的硅、小于6%的鐵和67%~86%的鎳組成。

本發明還提供了一種激光熔覆碳化鈦金屬陶瓷粉末的方法，包括以下步驟：

S1.將碳化鈦金屬陶瓷粉末放入球磨機的球磨罐中，球磨15小時~20小時，將球磨后的粉末放到烘箱中烘干；

S2.將烘干后的碳化鈦金屬陶瓷粉末與水玻璃混合成糊狀粉末；

S3.將所述糊狀粉末涂敷到試塊的待熔覆表面上，將所述糊狀粉末壓平，讓其自然風干，

S4.用脈沖激光機對所述試塊上風干后的糊狀粉末進行熔覆；

S5.將熔覆后的試塊放到磨床上磨平，再用拋光機對所述試塊的熔覆表面進行拋光處理，拋光后，用無水乙醇將其清洗干凈；

S6.對所述試塊做硬度測試和磨損測試。

優選地，所述步驟S2中的所述水玻璃為速溶硅酸鈉和水以1:5~1：8的質量比進行混合，且速溶硅酸鈉在水中充分溶解。

優選地，所述步驟S2中的碳化鈦金屬陶瓷粉末和水玻璃的質量比為6:1~9:1。

優選地，所述步驟S3中糊狀粉末的涂敷厚度為0.6mm~1mm。

優選地，所述步驟S4中所述的脈沖激光機的激光功率為400W~450W，激光光斑為2mm~3mm，掃描速度為10mm/s~15mm/s，搭接率為50%~60%。

優選地，所述脈沖激光機的頻率設置為35Hz~43Hz，脈寬為5ms~7ms，電流為100A~120A。

優選地，所述步驟S6中用HP-150A型洛氏硬度儀對試塊的熔覆層進行硬度測試。

優選地，所述步驟S6中用杠桿式磨損機對試塊的熔覆層進行磨損測試，磨損時間為2~3小時，磨損后測試出試塊的磨損量。