[發(fā)明專利]一種在鈦合金表面制備鈦鋁增強(qiáng)涂層的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010161769.7
• 申請(qǐng)日: 2020-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN111270234B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉洪喜;付艷慧;余登德;羅璇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C24/10
• 分類號(hào): C23C24/10;C22C14/00
• 代理公司: 北京化育知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11833
• 代理人: 尹均利

本發(fā)明公開一種在鈦合金表面制備鈦鋁增強(qiáng)涂層的方法，屬于激光表面改性技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述熔覆材料中各組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為97.5％～98.7％的Ti?Al(原子比為1:1)機(jī)械混合微米粉末、0.3％～1.5％的納米粉末SiC、1％的微米粉末Ni，所有組分的總和為100％；本發(fā)明激光熔覆得到的涂層具有良好的宏觀形貌，涂層與基體達(dá)到良好的冶金結(jié)合，涂層有望生成鈦鋁金屬間化合物，生成Ti₅Si₃、TiC增強(qiáng)相來(lái)提高鈦合金表面性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在鈦合金表面制備鈦鋁增強(qiáng)涂層的方法，屬于激光表面改性技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鈦合金由于其低密度、高彈性模量等優(yōu)點(diǎn)被廣泛運(yùn)用于航天航空、船舶制造，民用生活等各個(gè)領(lǐng)域，隨著科技水平的提高，人民對(duì)于鈦合金材料使用性能要求也逐漸提高。而在鈦合金表面加工一層特殊的涂層或熔覆層是解決這一問(wèn)題方法之一，使其不僅具有鈦合金的高強(qiáng)度、高塑韌性等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具備涂層優(yōu)良的高溫抗氧化性能，一方面可大幅度降低生產(chǎn)成本，另一方面可顯著提高產(chǎn)品的使用壽命，減少了環(huán)境污染和浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種在鈦合金表面制備鈦鋁增強(qiáng)涂層的方法，該方法通過(guò)激光熔覆工藝，以TC4鈦合金為基體材料，表面熔覆層為Ti-Al機(jī)械混合微米粉末和 SiC納米與Ni微米三種粉末制備復(fù)合涂層，從而來(lái)增強(qiáng)鈦合金表面性能；具體包括以下步驟：

(1)預(yù)處理：將鈦合金表面清理打磨干凈，備用。

(2)按Ti-Al(原子比為1:1)機(jī)械混合微米粉末質(zhì)量百分比為97.5％～98.7％、SiC納米粉末質(zhì)量百分比為0.3％～1.5％、Ni微米粉末質(zhì)量百分比為1％的比例稱取各個(gè)粉末，將SiC納米粉末先進(jìn)行超聲分散，超聲分散的介質(zhì)為酒精，然后加入Ti-Al 機(jī)械混合微米粉末和微米粉末Ni再次超聲分散，把經(jīng)過(guò)超聲分散的混合粉末進(jìn)行球磨混勻，得到熔覆粉末。

(3)將步驟(2)得到的熔覆粉末進(jìn)行真空干燥，熔覆粉末采用預(yù)置送粉方式送粉，按照預(yù)設(shè)的掃描軌跡，在保護(hù)氣氛下，將步驟(1)所述的熔覆粉末在鈦合金表面進(jìn)行激光熔覆，得到直線型的熔覆涂層。

優(yōu)選的，本發(fā)明步驟(1)中預(yù)處理的具體步驟為：金屬基體表面用200～600目砂紙進(jìn)行打磨，打磨至表面無(wú)粗大的劃痕，使磨痕方向一致，表面光亮，再用酒精和丙酮進(jìn)行清洗，去除金屬基體表面的氧化膜和油污。

優(yōu)選的，本發(fā)明步驟(2)中超聲波功率為500W，震動(dòng)頻率為65～85Hz，第一次超聲波處理的時(shí)間為30min，第二次超聲分散的時(shí)間為10min。

優(yōu)選的，本發(fā)明步驟(2)中球磨混勻的參數(shù)：球磨轉(zhuǎn)速25～80r/min，球料比為 8:1～18:1，球磨時(shí)間不低于3小時(shí)。

優(yōu)選的，本發(fā)明步驟(3)干燥溫度為60～100℃，干燥時(shí)間為12～48h。

優(yōu)選的，本發(fā)明步驟(4)激光熔覆是在氣壓為0.01MPa～1MPa的氬氣保護(hù)氣氛下，通過(guò)CO₂激光器進(jìn)行的，激光功率為3～5kw，掃描速度為150～300mm/min，光斑直徑≤4mm，保護(hù)氣體為Ar或N₂，氣體流量為14～24L/min，所述預(yù)設(shè)的掃描軌跡為直線掃描軌跡。