[發明專利]一種鈦合金3D打印件表面耐磨損涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201910868266.0
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN110449582B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 葉秀;武美萍;陸佩佩;王航;劉欣
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F10/60;B22F10/66;C23C8/64;B33Y10/00;B33Y40/20
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 殷紅梅

本發明涉及一種鈦合金3D打印件表面耐磨損涂層的制備方法，屬于表面改性領域，以球形鈦合金TC4粉末為基底材料，利用激光選區熔化技術逐層堆積制備鈦合金3D打印試樣；隨后利用氧化石墨烯對其進行摩擦誘導處理，使氧化石墨烯滲入鈦合金TC4試樣表面，獲得氧化石墨烯表面涂層，實現提高鈦合金TC4打印件摩擦磨損性能的目標，本發明制備方法簡單，步驟易于操作，氧化石墨烯的導入有利于摩擦磨損過程中減少磨屑的產生，提高基底材料的摩擦學性能。

技術領域

本發明涉及一種鈦合金3D打印件表面耐磨損涂層的制備方法，屬于材料表面改性技術領域。

背景技術

鈦合金（TC4）具有較高的比強度、優良的耐蝕性和生物相容性，在航空航天、化學、石油化工和生物醫療等領域得到了廣泛的應用，但在長期服役過程中，鈦合金表面摩擦性能較差，摩擦系數高且不穩定，大大限制了鈦合金的應用和發展。目前，針對鈦合金的摩擦性能提高的研究主要采用激光熔覆、磁控濺射、離子注入等表面改性方法，主要通過在鈦合金表面形成耐磨涂層實現摩擦性能的提高。但上述改性方法在改變鈦合金表層組織的同時，必然會給基體帶來消極影響（如熱應力增加和試樣變形等）。因此，在保留鈦合金原有優異性能的基礎上，通過某種冷加工表面改性手段進一步提高TC4打印件表面摩擦學性能，對鈦合金材料的進一步應用具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題，提供了一種制備方法簡單，步驟易于操作的鈦合金3D打印件表面耐磨損涂層的制備方法。

本發明采用如下技術方案：一種鈦合金3D打印件表面耐磨損涂層的制備方法，包括如下步驟：

（1）鈦合金TC4粉末的處理：選用球形鈦合金TC4粉末為打印材料，鈦合金TC4粉末的粒徑大小為4-70μm，放入真空干燥箱中進行干燥處理，得到充分干燥的鈦合金TC4粉末；

（2）鈦合金3D打印試樣制備：將干燥的鈦合金TC4粉末加入激光選區熔化（SLM）供粉倉中，設置合理的激光掃描參數，激光逐層掃描堆積，直至成形件成形，將成形件剝離，對成形件磨拋處理并清洗得到鈦合金3D打印試樣；

（3）氧化石墨烯粉末處理：將氧化石墨烯粉末進行干燥處理，將干燥氧化石墨烯加入摩擦誘導部件中，施加5-10N壓力預壓3-5min，使其緊密均勻地鋪在摩擦誘導部件內部；

（4）摩擦誘導工藝：將步驟（2）所得鈦合金3D打印試樣固定在摩擦磨損試驗機上，將摩擦誘導部件緊壓在鈦合金3D打印試樣表面，加壓使氧化石墨烯粉末作用在鈦合金3D打印試樣表面，沿規劃好的路徑進行往復摩擦誘導操作，使氧化石墨烯粉末滲入至鈦合金3D打印試樣中；

（5）后處理工藝：利用去離子水對步驟（4）獲得的試樣清洗，并用吹風機吹干。

進一步的，所述步驟（1）中真空干燥箱的溫度為100-120℃，干燥時間為2.5-3.5h。

進一步的，所述步驟（2）中的激光掃描參數為：激光功率180-220W、掃描速度1200-1400mm/s、掃描間距為110-150μm、掃描厚度28-32μm。

進一步的，所述步驟（2）成形件成形過程中采用氬氣保護，并采用線切割工藝將成形件剝離。

進一步的，所述步驟（2）中成形件采用氧化鋁拋光液進行拋光處理，最后利用乙醇溶液清洗，吹干。

進一步的，所述步驟（2）中成形件依次用1000#、1200#、1500#及2000#的砂紙進行磨削處理。

進一步的，所述步驟（3）中摩擦誘導部件頂端對粉末預壓壓力為5-10N，所述步驟（4）中加壓壓力為12-15N。