[發(fā)明專利]一種鈦合金刀具耐磨涂層及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710684526.X
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107475711B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜菲菲;韓衛(wèi)利;鐘軍;李德清;閻耿旭
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽鈦成科技合伙企業(yè)（普通合伙）
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C14/00;C22C32/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發(fā)明提供一種鈦合金刀具耐磨涂層及其制備方法，耐磨涂層的成分包括Ti、Cr、C、Al、Si；其中，各成分質(zhì)量百分比為：Ti：84.76～89.80％，Cr：8.67～13.00％，C：1.25～2.26％，Al：0.018～0.027％，Si：0.013～0.020％。本發(fā)明提供的鈦合金刀具耐磨涂層及其制備方法，采用激光熔敷的方法將鈦合金混合粉末熔敷于鈦合金刀具表面，使鈦合金刀具表面原位自生成完整TiC網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)，提高了鈦合金刀具的耐磨性和硬度，延長了鈦合金刀具的有效使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈦合金應(yīng)用材料領(lǐng)域，特別涉及一種鈦合金刀具耐磨涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

鈦是20世紀50年代發(fā)展起來的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用于各個領(lǐng)域。世界上許多國家都認識到鈦合金材料的重要性，相繼對其進行研究開發(fā)，并得到了實際應(yīng)用。鈦一般被用在航天工業(yè)和航空中，鈦合金以其輕和硬的獨特品質(zhì)適應(yīng)了高性能飛行工具的需要。現(xiàn)在制刀行業(yè)選用鈦作為基本材料其最大的魅力當然在于它的輕，另外一個優(yōu)點是保養(yǎng)簡單方便，不易生銹。鈦合金耐腐蝕性好，可替代傳統(tǒng)的高鉻不銹鋼；與其他刀具材料相比，鈦合金材料的硬度及韌性匹配更為優(yōu)越。

目前，特別是在軍工行業(yè)及海洋行業(yè)中，基本上都要使用鈦合金刀具，而用于制作刀具材料的硬度值要大于53HRC，但現(xiàn)有牌號的鈦合金所制作刀具的硬度值遠低于使用要求，傳統(tǒng)的鈦合金刀具耐磨性差、硬度不高以及有效使用壽命低，而且采用PVD或CVD等工藝制備的涂層具有厚度較薄且與基體結(jié)合力差等缺陷問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種鈦合金刀具耐磨涂層及其制備方法，本發(fā)明大幅度提高鈦合金的耐磨性，比原來的耐磨性提高兩倍以上，涂層與基體呈冶金結(jié)合，結(jié)合強度高，且厚度為2～3mm。

一方面，本發(fā)明提供一種鈦合金刀具耐磨涂層，所述耐磨涂層的成分包括Ti、Cr、C、Al和Si；

其中，各成分質(zhì)量百分比為：

Ti：78.76～95.80％，Cr：6.67～15.00％，C：1.25～2.26％，Al：0.018～0.027％，Si：0.013～0.020％。

其中，所述耐磨涂層的成分以及各成分質(zhì)量百分比優(yōu)選為：

Ti：84.76～89.80％，Cr：8.67～13.00％，C：1.25～2.26％，Al：0.018～0.027％，Si：0.013～0.020％；

所述耐磨涂層中相關(guān)雜質(zhì)的含量為：Fe≤0.1％，N≤0.012％，H≤0.008％，O≤0.10％，其余雜質(zhì)≤0.2％。

其中，所述耐磨涂層中相關(guān)雜質(zhì)的含量為：Fe≤0.1％，N≤0.012％，H≤0.008％，O≤0.10％，其余雜質(zhì)≤0.2％。

另一方面，本發(fā)明提供一種鈦合金刀具耐磨涂層的制備方法，包括：

將鈦合金刀具表面進行預(yù)處理后，置于激光熔敷系統(tǒng)的加工室中，進行抽真空及充氬處理。

將預(yù)先調(diào)配的熔敷合金粉末烘干、冷卻、混合均勻后置于激光熔敷系統(tǒng)的送粉器中，采用激光器進行激光熔敷。

其中，所述方法還包括：

鈦合金刀具激光熔敷完成后，進行去應(yīng)力退火處理；

所述去應(yīng)力退火處理包括，將所述鈦合金刀具置于真空馬弗爐中以20℃每分鐘的速度升溫至650℃，保持溫度1小時后隨爐冷卻。

其中，所述將鈦合金刀具表面進行預(yù)處理后，置于激光熔敷系統(tǒng)的加工室中包括：

對鈦合金刀具表面進行打磨、拋光、除油、清洗和烘干處理；所述加工室中的氧含量小于50ppm，水含量小于50ppm。