[發(fā)明專利]一種金屬材料激光表面淬火吸收涂料及其制備和使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410466730.0
• 申請(qǐng)日: 2014-09-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104212957A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安亞君;胡文全;李剛;王妍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): C21D1/70
• 分類號(hào): C21D1/70;C21D1/09
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于涂料領(lǐng)域，具體涉及一種金屬材料激光表面淬火吸收涂料及其制備和使用方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代工業(yè)中常常采用高能量激光束對(duì)黑色金屬材料進(jìn)行表面改性，如表面淬火、表面熔覆和表面合金化等。但工業(yè)用激光器一般都采用CO₂做為發(fā)光介質(zhì)，而黑色金屬材料對(duì)CO₂激光的反射率高達(dá)90%，這樣不僅造成能量的浪費(fèi)也對(duì)操作人員身體造成危害。

粉煤灰是煤炭應(yīng)用的附屬物，屬于廢棄物，我國(guó)是粉煤灰資源大國(guó),?年排放量在1.6億噸以上，粉煤灰的大量排放會(huì)侵占土地、污染環(huán)境、危害人類健康，對(duì)人們生產(chǎn)和生活造成極大危害，因此急需研發(fā)粉煤灰廢棄物利用研究應(yīng)用領(lǐng)域。

為了提高金屬材料對(duì)該波長(zhǎng)的激光的吸收率，增加金屬材料表面對(duì)激光能量的吸收，強(qiáng)化激光表面淬火效果，需要研制一種新型的金屬表面增吸收涂料。目前已研制出的吸收涂料的主要成分為碳粉、石墨、碳黑、蟲(chóng)膠，還有碳化硅和三氧化鋁，雖能一定程度地增加激光的吸收率，先要制備碳化物氧化物粉末，包括制粉，研磨等步驟，制粉成本較高，存在成本高而且不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，效果不是十分理想。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種金屬材料激光表面淬火吸收涂料及其制備和使用方法，目的是提高金屬表面對(duì)激光的吸收率，同時(shí)降低生產(chǎn)成本。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的金屬材料激光表面淬火吸收涂料，由粉煤灰和炭黑組成，其中粉煤灰的質(zhì)量占涂料質(zhì)量的70-75%。

本發(fā)明的金屬材料激光表面淬火吸收涂料的制備方法是：

對(duì)原料粉煤灰和炭黑分別進(jìn)行研磨，用篩子對(duì)研磨后的粉體進(jìn)行篩分，保留粒度＞600目的粉體，將其充分混合，其中粉煤灰粉體的質(zhì)量占混合粉體總質(zhì)量的70-75%，得到激光表面淬火吸收涂料粉體。

本發(fā)明的金屬材料激光表面淬火吸收涂料的使用方法是：

（1）將激光表面淬火吸收涂料粉體與溶劑按照質(zhì)量比1：（4~6）混合，并攪拌使粉體充分溶解；

（2）在對(duì)金屬材料激光表面改性前，將溶解在溶劑中的涂料涂敷在金屬材料表面并干燥。

其中，所述的溶劑由乙醇和粘結(jié)劑蟲(chóng)膠組成，各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：乙醇75~85%，蟲(chóng)膠15~25%。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是：

（1）現(xiàn)有技術(shù)中以石墨、氧化硅、碳化硅、三氧化二鋁等為主料研制涂料，其成本較高，而本發(fā)明采用煤炭產(chǎn)業(yè)廢棄物粉煤灰作為主料，能夠大大降低涂料成本，并且工藝簡(jiǎn)單，易于操作；

（2）本發(fā)明的激光表面淬火吸收涂料能夠較好的在金屬工件上成膜，附著力強(qiáng)，干燥時(shí)間短，激光吸收率高達(dá)95%以上。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中涂覆有激光表面淬火吸收涂料的65Mn鋼進(jìn)行激光改性后的硬化層組織形貌圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2中涂覆有激光表面淬火吸收涂料的Ni75Al25進(jìn)行激光燒結(jié)后的激光燒結(jié)顯微組織圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)金屬材料硬度測(cè)試采用的是H-R?150-A型洛氏硬度計(jì)。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的金屬材料激光表面淬火吸收涂料，由粉煤灰和炭黑組成，其中粉煤灰的質(zhì)量占涂料質(zhì)量的70%。

其制備方法是：

對(duì)原料粉煤灰和炭黑分別進(jìn)行研磨，用篩子對(duì)研磨后的粉體進(jìn)行篩分，保留粒度＞600目的粉體，將其充分混合，其中粉煤灰粉體的質(zhì)量占混合粉體總質(zhì)量的70%，得到激光表面淬火吸收涂料粉體。

其使用方法是：

（1）將激光表面淬火吸收涂料粉體與溶劑按照質(zhì)量比1：4混合，并攪拌使粉體充分溶解；

（2）在對(duì)65Mn鋼（圓柱式樣15×30mm）激光表面改性前，將溶解在溶劑中的涂料涂敷在其表面并干燥，涂覆厚度為60μm，所述的溶劑由乙醇和粘結(jié)劑蟲(chóng)膠組成，各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：乙醇85%，蟲(chóng)膠15%。

采用CO₂激光器對(duì)涂覆有激光表面淬火吸收涂料的65Mn鋼進(jìn)行淬火處理，控制激光功率為2000W，掃描速度為3.5mm∕s，光斑直徑4mm，淬火處理后試樣硬度62.9HRC，硬化層深度達(dá)1140μm，如圖1所示，月牙狀為相變硬化區(qū)；通過(guò)熱電偶和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)金屬材料進(jìn)行定點(diǎn)溫度采集，并結(jié)合數(shù)值模擬，測(cè)得本實(shí)施例的激光表面淬火吸收涂料對(duì)激光的吸收率至少為95%。

對(duì)比例：