[發(fā)明專利]銅基軸承合金表面激光熔覆制備復(fù)合耐磨層的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610008602.0
• 申請(qǐng)日: 2016-01-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105543841A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘆強(qiáng);安志飛;李永波;張丕巖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧思達(dá)思克實(shí)業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): C23C24/10
• 分類號(hào): C23C24/10
• 代理公司: 鞍山貝爾專利代理有限公司 21223
• 代理人: 顏偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種銅基軸承合金表面激光熔覆制備復(fù)合耐磨層的方法。

背景技術(shù)

銅基軸承合金，包括錫青銅、鉛青銅、鋁青銅和鈹青銅等，因其具備優(yōu)良的減摩性能、鑄造性能和機(jī)械性能被廣泛應(yīng)用于各種重載滑動(dòng)軸承上，如大型破碎機(jī)、船舶、載重汽車、重型內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)等等，是機(jī)械行業(yè)重要的耗材之一。

但上述各種材料均存在一定的缺陷，如錫青銅和鉛青銅作為最早應(yīng)用的軸承合金，具有自潤(rùn)滑效果好，減摩性好等優(yōu)點(diǎn)，但由于錫、鉛屬于低熔點(diǎn)金屬，且硬度較低，故不適用于高溫高沖擊場(chǎng)合；同時(shí)鉛青銅在生產(chǎn)中會(huì)造成較大的重金屬污染，鈹青銅綜合性能好，導(dǎo)熱性好，熱處理后，強(qiáng)度均勻，耐磨耐腐蝕，鑄造性好，適于制造各種耐磨零件以及在高速、高壓和高溫下工作的軸承、襯套，但鈹青銅因其價(jià)格昂貴、鈹毒的公害和成品率低而使該合金的生產(chǎn)和使用受到限制；鈹青銅在熔煉、加工等工序中放出的BeO粉末對(duì)人體有很大的危害，環(huán)保設(shè)備也要進(jìn)行巨大投資。鋁青銅的結(jié)晶溫度范圍很小，流動(dòng)性好，組織致密，但其線收縮率大，加工中易產(chǎn)生裂紋。

另外，因銅合金的價(jià)值較高，因此常被用于大型設(shè)備的關(guān)鍵性部位，一旦磨損失效后更換成本以及帶來(lái)的停機(jī)費(fèi)用都非常巨大，如何提高銅合金軸承的使用壽命，減少設(shè)備停機(jī)及更換次數(shù)成為一個(gè)亟待解決的行業(yè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種銅基軸承合金表面激光熔覆制備復(fù)合耐磨層的方法，通過(guò)設(shè)計(jì)耐磨層成分，經(jīng)涂覆和激光熔覆，在銅基軸承合金制成Cu-TiC-C復(fù)合自潤(rùn)滑耐磨層，提高耐磨性能，延長(zhǎng)使用壽命。

本發(fā)明的方法包括如下步驟：

1、銅基軸承合金表面預(yù)處理：去除銅基軸承合金表面的氧化層、油污和銹蝕；對(duì)銅基軸承合金表面進(jìn)行噴丸毛化處理，至表面粗糙度為Ra3.2~Ra6.3，獲得基體；

2、制備混合粉末：將鈦粉、石墨和鎳粉分別在110~150℃烘干去除水分，然后放入混料機(jī)中混合均勻，獲得混合粉末；混合粉末按重量百分比含鈦粉60~61%，石墨20~21%，其余為鎳粉；

3、制備涂覆材料：將混合粉末與蟲(chóng)膠混合，然后加入無(wú)水乙醇調(diào)制成糊狀，獲得涂覆材料，其中混合粉末與蟲(chóng)膠的重量比為1:（0.1~0.3）；

4、預(yù)置：將涂覆材料涂覆在基體表面形成預(yù)涂層，待預(yù)涂層干燥凝固后，打磨成厚度為0.5±0.02mm的待熔覆涂層；

5、激光掃描：對(duì)待熔覆涂層進(jìn)行激光掃描，激光掃面時(shí)使用矩形光斑，連續(xù)輸出，激光功率密度120~150W/mm²，掃描速度600~800mm/min，搭接率5~10%；掃面完成后在基體表面獲得復(fù)合耐磨層；

6、后處理：將表面有復(fù)合耐磨層的基體用砂輪打磨拋光，去除表面氧化層；然后采用毫克能設(shè)備進(jìn)行拋光處理，至粗糙度為Ra1.6~Ra1.7，以去除殘余熱應(yīng)力。

上述的銅基軸承合金選用錫青銅軸承合金、鉛青銅軸承合金或鋁青銅軸承合金。

上述的鈦粉、石墨和鎳粉的粒度小于250目，其中鈦粉純度≥99.5%，石墨純度≥99.5%，鎳粉純度≥99.5%。

上述的步驟2中，放入混料機(jī)中混合時(shí)間至少2小時(shí)，混料機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)在400~500rpm。

上述方法中，當(dāng)混合粉末放置超過(guò)1小時(shí)，需重新混合。

上述的復(fù)合耐磨層的厚度為0.09~0.12mm，表面硬度HV1000~HV1100。

本發(fā)明的方法采用激光工藝，可制備與基體形成冶金結(jié)合的特殊功能層，厚度可以根據(jù)需要控制在0.15~0.6mm范圍，從而顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等性能；將銅基軸承合金的表面噴丸毛化處理以避免銅合金對(duì)激光的強(qiáng)反射作用，同時(shí)方便粉末的預(yù)置。