[發明專利]一種提高鈦合金復合涂層耐磨性能的制備方法

在審

• 申請號: 201611074158.9
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN108118329A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 王國斌
• 申請（專利權）人: 王國斌
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種提高鈦合金復合涂層耐磨性能的制備方法，本發明公開了一種提高鈦合金復合涂層耐磨性能的制備方法，Ni?Cr?Ti?C復合涂層采用激光熔覆技術在基體材料TC4鈦合金上鍍膜后進行復合涂層制備。本發明通過激光熔覆工藝提高Ni?Cr?Ti?C復合涂層耐磨性能。通過對比分析激光熔覆涂層工藝參數，顯著地提高了熔覆層的硬度，使熔覆層具有極高的耐磨性能。

技術領域

本發明屬于合金涂層加工技術領域，涉及一種提高鈦合金復合涂層耐磨性能的制備方法。

背景技術

激光熔覆是利用高能激光束加熱材料表面，將預先涂覆在其上的或輸送到表面的涂層材料與基體表面一起熔化后迅速凝固，得到成分與涂層基本一致的熔覆層，以改善材料表面性能的一種工藝。它與激光表面合金化的不同之處在于：后者是使添加的合金元素和基材表面全部混合，而前者是預涂層全部熔化而基材表面微熔，預涂層成分基本保持不變，只是與基材結合處變得稀釋。

鈦合金激光熔覆材料體系主要有耐磨涂層、生物涂層等，其熔覆層的性質取決于涂層的組織和相組成，而其化學成分和加工工藝又決定了熔覆層的組織結構，從工藝上講，激光熔覆層又因為激光快速凝固過程產生的晶粒細化、非穩態相和過飽和固溶體而具有高硬度、耐磨性和耐蝕性。

由于鈦合金具有優良的性能，在航空航天等部門中存在廣泛的應用。然而其耐磨性差對其應用產生了諸多限制。為了充分發揮其高比強度的性能優勢，拓展其在機械零件上的使用范圍，就必須提高鈦合金表面的耐磨性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種提高鈦合金復合涂層耐磨性能的制備方法，解決了現有技術中存在的問題。

本發明所采用的技術方案是，提高Ni-Cr-Ti-C復合涂層耐磨性能的制備方法，Ni-Cr-Ti-C復合涂層采用激光熔覆技術在基體材料TC4鈦合金上鍍膜后進行復合涂層制備。

本發明的特點在于

利用基體材料為TC4鈦合金，是一種典型的α+β型兩相鈦合金。其化學成分(wt%)為 5.5～6.8Al，3.5～4.5V，其余為Ti。激光熔覆試樣的尺寸為30mm×20mm×10mm。待激光熔覆的表面經磨削加工，預置粉末前用金相砂紙打磨除氧化膜，并用丙酮和酒精進行清洗，迅速吹干。

本發明涂層材料選用自熔性良好Ni基合金。其具有高強度、良好的耐腐蝕性及耐高溫性能的，涂層成分配制分為三種成分。各種粉末均為200目，分析純。

本發明A組涂層成分為15.6Cr-8Ti-1.8C-74.6Ni（wt.%）；B組涂層成分為31.2Cr-8Ti-3.6C-57.2Ni（wt.%）；C組涂層成分為46.8Cr-8Ti-7.2C-38Ni（wt.%）。

將熔覆材料粉末充分均勻混合之后加入粘結劑(酒精)攪拌均勻，按涂層厚度為0.6mm預涂在TC4合金表面。自然干燥，待用。

本發明激光熔覆實驗采用DL-HL-T50000B型快速軸流CO₂激光器，在激光熔覆過程中，采用熔池側吹入氬氣保護，以防氧化。

本發明激光熔覆分兩步進行：首先在B組成分樣品采用不同的激光工藝參數，得出優化的工藝參數再對A、C組成分進行實驗。具體A組成分樣品的激光工藝參數為：激光功率3(P/KW) ，掃描速度為6 (V/mm?s-1) ，光斑直徑為4 (D/mm) 。B組成分樣品的激光工藝參數為：激光功率2~4(P/KW) ，掃描速度為5~7(V/mm?s-1) ，光斑直徑為4 (D/mm) 。C組成分樣品的激光功率4 (P/KW) ，掃描速度為6 (V/mm?s-1) ，光斑直徑為4 (D/mm) 。