[發明專利]一種鈦合金表面高韌性高硬度抗壓涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201410709437.2
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN105695981B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 張永忠;劉彥濤;曹曄;張習敏;韓媛媛;范葉明;郭宏
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C14/00;C22C32/00
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉徐紅

1.一種鈦合金表面高韌性高硬度抗壓涂層，其特征在于：該涂層由α -Ti 、TiCr₂和TiC組成，TiC的含量為5-10wt.%，TiCr₂的含量為45-60wt.%，其余為α -Ti ，所述的涂層通過激光熔覆工藝將Ti、Cr和TiC，或Ti、Cr和Cr₃C₂的混合粉末熔覆在鈦合金表面上，再進行退火處理后獲得；所述抗壓涂層的制備方法包括如下步驟：

1）采用機械混粉方式制備出激光熔覆用Ti-Cr-TiC或Ti-Cr-Cr₃C₂混合粉末；所述混合粉末的質量百分比組成為：Cr粉的含量為30-40%，TiC粉的含量為5-10％，其余為Ti粉；或者Cr粉的含量為17-33.5%，Cr₃C₂粉的含量為7.5-15％，其余為Ti粉；

2）采用激光熔覆工藝熔覆上述混合粉末，在鈦合金零件表面制備出高韌性涂層；

3）對熔覆涂層進行退火處理，將激光熔覆涂層連同鈦合金基體在箱式爐中在550~600℃下保溫1~6h，然后空冷，獲得高硬度抗壓涂層。

2.根據權利要求1所述的鈦合金表面高韌性高硬度抗壓涂層，其特征在于：所述的鈦合金為TA15、TA12、TC4或TC11鈦合金。

3.一種鈦合金表面高韌性高硬度抗壓涂層的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括如下步驟：

1）采用機械混粉方式制備出激光熔覆用Ti-Cr-TiC或Ti-Cr-Cr₃C₂混合粉末；所述混合粉末的質量百分比組成為：Cr粉的含量為30-40%，TiC粉的含量為5-10％，其余為Ti粉；或者Cr粉的含量為17-33.5%，Cr₃C₂粉的含量為7.5-15％，其余為Ti粉；

2）采用激光熔覆工藝熔覆上述混合粉末，在鈦合金零件表面制備出高韌性涂層；

3）對熔覆涂層進行退火處理，將激光熔覆涂層連同鈦合金基體在箱式爐中在550~600℃下保溫1~6h，然后空冷，獲得高硬度抗壓涂層。

4.根據權利要求3所述的鈦合金表面高韌性高硬度抗壓涂層的制備方法，其特征在于：所述的Ti粉、Cr粉為球形粉末，粉末粒度為38~150微米；所述的TiC、Cr₃C₂粉為不規則形狀，粉末粒度為 45~75微米。

5.根據權利要求3所述的鈦合金表面高韌性高硬度抗壓涂層的制備方法，其特征在于：稱取Ti粉、Cr粉及TiC或Cr₃C₂粉，然后將所稱取的粉末及ZrO₂球一起裝入塑料容器中，球料比為10~20:1，在混料機上進行機械混合8-12h，然后將所制備混合粉進行真空干燥處理，獲得激光熔覆用混合粉末。

6.根據權利要求3所述的鈦合金表面高韌性高硬度抗壓涂層的制備方法，其特征在于：所述的激光熔覆在高功率激光熔化沉積系統上進行，沉積環境氣氛的氧含量低于50 ppm，在載氣作用下通過可調送粉器及同軸送粉噴嘴將所述混合粉末送入激光熔池內，實現混合粉末的原位冶金過程以及與基體鈦合金的冶金結合。

7.根據權利要求3所述的鈦合金表面高韌性高硬度抗壓涂層的制備方法，其特征在于：所述的鈦合金基體為TA15、TA12、TC4和TC11鈦合金。