[發明專利]一種耐磨減摩的激光熔覆涂層制備工藝

在審

• 申請號: 202110005959.4
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112831782A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 周欣;王硯軍;劉雷;孟德章;高鵬遠;郭興舉;宋強
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C13/00;C22C32/00
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 趙鳳

本發明公開了一種耐磨減少摩擦系數的激光熔覆涂層制備工藝，使用LAM?400S送粉式金屬打印機制備涂層。采用同軸送粉的方式將混合粉末送入激光熔池，在基體表面形成致密均勻無缺陷的耐磨減摩的激光熔覆涂層。激光熔覆工藝具有通過快速加熱冷卻獲得極細的顯微組織，產生較小的基材熱影響區和涂層稀釋率，從而獲得其他工藝方法難以得到的表面性能。

技術領域

本發明涉及激光熔覆領域，具體是一種增加耐磨度、降低摩擦系數、具有自潤滑功能的激光熔覆涂層制備工藝。

背景技術

在日益成熟的現代機械化生產中，摩擦學性能的高低甚至是決定某項新型技術能否成功的關鍵。隨著科學技術的發展，要求摩擦副能在極端工況條件（如高承載、高速度、高真空、高低溫、強輻射等）下工作。特殊工況下發生的摩擦狀況各有其特點，因而對潤滑劑提出了苛刻的要求，而潤滑油、潤滑脂幾乎無法滿足這些要求。

固體潤滑是用固體微粉、薄膜或者復合材料代替潤滑油脂，隔離相對運動的摩擦面以達到減摩、耐磨的目的；金屬基自潤滑復合材料是以具有高強度的耐熱合金作為基體，以固體潤滑劑作為分散相，通過一定工藝制備而成的具有一定強度的復合材料。其中金屬基體起支撐負荷和粘結劑的作用，固體潤滑劑起減摩作用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種耐磨減摩的激光熔覆涂層制備工藝，使用激光熔覆方法在基體上進行耐磨減摩激光熔覆涂層。獲得與基體結合力好，性能優異的涂層。所獲得涂層晶粒細小，顯微組織細密，這種結構具有更優良的耐磨性能。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種耐磨減摩激光熔覆涂層制備工藝，包括以下幾個步驟。

（1）使用耐磨性能好，有減小摩擦力作用的合金粉末，合金粉末的主體是錫基巴氏合金，另外按照質量百分數加入一定量的Ag,Al₂O₃粉末，粉末各種元素的質量百分數為：

Sn70%-75%,Sb10%- 15%,Cu1%-3%，Ag1%-5%，Al₂O₃1%-5%。；總的質量百分數為100%。

（2）對基體進行預處理；先用砂紙打磨，祛除表面的污垢和氧化層，然后用無水乙醇清洗，吹干待用。

（3）使用激光熔覆機器，采用同軸送粉或是預置式送粉的方式，把粉末（1）送入熔池，在基體表面形成致密均勻的耐磨減摩的激光熔覆涂層，工藝參數如下所示：熔覆功率700-2000W；光斑直徑D=1-3mm；掃描速度V=100-1000mm/min；搭接率40%——75%。

（4）對步驟（3）中熔覆完成的涂層進行裂紋探傷檢測，判斷有無缺陷裂紋的產生。

（5）在激光熔覆涂層上按照基體所需要的要求進行加工。

進一步的，步驟（1）中錫基巴氏合金具有自潤滑的特性。

進一步的，步驟（1）中使用行星式球磨機對粉末進行研磨，粉末的顆粒度為45μm—105μm，并對合金粉末進行氣霧化處理。

進一步的，步驟（2）中所使用的基體為GCr15鋼，基體尺寸為20mm×50mm×10mm。

進一步的，步驟（3）中激光熔覆工藝中的氬氣保護氣流量為1-15L/min。

本發明采用激光熔覆工藝，由于熔覆完成之后，快速冷卻，可以減少成分偏析，有助于得到組織致密均勻的涂層；熔覆過程中，熱影響區小，Cu元素具有減小摩擦的作用效果；耐磨性能優異，具有自潤滑性能的錫基巴氏合金粉末；在減小摩擦系數的同時，由于加入了硬質顆粒Al₂O_3，使熔覆層的耐磨性有所提高。

與現有技術相比，本發明的優異效果是：