一種鈦合金表面金屬陶瓷復(fù)合涂層及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鈦合金表面金屬陶瓷復(fù)合涂層及其制備工藝，將鈦合金試樣表面清理干凈，稱取熔覆材料粉末：鈷基合金、陶瓷硬質(zhì)相和稀土氧化物，混合均勻后用粘結(jié)劑調(diào)成糊狀，然后均勻涂覆于鈦合金基體表面風(fēng)干，然后進(jìn)行激光熔覆，激光功率選擇為800～1500W，激光的掃描速度為2.5～7.5mm/s，吹氬氣保護(hù)，保護(hù)氣壓為0.2～0.4MPa，激光的光斑直徑固定為4mm。本發(fā)明能改善復(fù)合陶瓷層的相結(jié)構(gòu)，大大提高鈦合金的顯微硬度。
【專利說(shuō)明】一種鈦合金表面金屬陶瓷復(fù)合涂層及其制備工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬陶瓷復(fù)合涂層，特別涉及一種鈦合金表面激光熔覆兩類鈷基金屬陶瓷復(fù)合涂層及其制備工藝，適用于要求耐高溫耐磨環(huán)境下的鈦合金部件表面強(qiáng)化。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦合金具有比強(qiáng)度高，耐腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)，是航天航空和石油化工等工業(yè)領(lǐng)域廣泛使用的材料。但是，其硬度低、耐磨性能差限制了它在摩擦機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用。激光熔覆技術(shù)，作為一種金屬材料表面改性技術(shù)，可以有效提高鈦合金的表面性能，從而擴(kuò)大其使用范圍。
[0003]激光熔覆是指以不同的添料方式在被涂覆基體表面上放置涂層材料經(jīng)激光輻照使之和基體表面一薄層同時(shí)熔化，并快速凝固后形成稀釋度較低，與基體材料成冶金結(jié)合的表面涂層的技術(shù)。
[0004]目前，關(guān)于鈦合金表面激光熔覆鈷基合金的報(bào)道較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種鈦合金表面金屬陶瓷復(fù)合涂層及其制備工藝，該種金屬陶瓷復(fù)合涂層能夠顯著提高鈦合金的顯微硬度，改善鈦合金部件的耐磨性，擴(kuò)大鈦合金零部件的使用范圍。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0007]一種鈦合金表面金屬陶瓷復(fù)合涂層的制備工藝，包括步驟如下:`[0008](I)將鈦合金試樣表面清理干凈，采用電火花線切割后清洗、晾干待用；
[0009](2)稱取熔覆材料粉末:鈷基合金、陶瓷硬質(zhì)相和稀土氧化物，混合均勻后用粘結(jié)劑調(diào)成糊狀，然后均勻涂覆于鈦合金基體表面，風(fēng)干；
[0010](3)對(duì)晾干后的試樣進(jìn)行激光熔覆，激光功率選擇為800~1500W，激光的掃描速度為2.5~7.5mm/s,吹氬氣保護(hù)，保護(hù)氣壓為0.2~0.4MPa，激光的光斑直徑固定為4_。
[0011]上述工藝中步驟(2)所述的鈷基合金為Stellite6或Co42鈷基合金粉末，硬質(zhì)相材料為TiN，稀土氧化物為Y203。
[0012]步驟(2)所述的熔覆材料粉末質(zhì)量配比為Stellite615~60%、TiMO~85%、Y2O3O ~1% ;或 Co4215 ~60%、Τ?Ν40 ~85%、Y2O3O ~1%。
[0013]步驟(2)所述的熔覆材料粉末質(zhì)量配比優(yōu)選為Stellite619~59%、TiN40~80%、Y2O30.1 ~1% ;或 Co4219 ~59%、Τ?Ν40 ~80%、Y2O30.1 ~1%。
[0014]步驟(2)所述的熔覆材料粉末質(zhì)量配比進(jìn)一步優(yōu)選為Stellite619~39%、Τ?Ν60 ~80%、Y2O30.3 ~0.9% ;或 Co4219 ~39%、Τ?Ν60 ~80%、Y2O30.3 ~0.9%。
[0015]上述步驟(2)所述的粘結(jié)劑為水玻璃溶液，水玻璃與水的體積比為1:3 ;粘結(jié)劑的添加量為每Ig熔覆材料粉末中滴入3~10滴。
[0016]步驟(2)所述的涂覆層厚度控制在0.6~0.8mm。[0017]上述工藝制備的鈦合金表面金屬陶瓷復(fù)合涂層。
[0018]表1StelIite6和Co42鈷基合金粉末的成分(wt.%)
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種鈦合金表面金屬陶瓷復(fù)合涂層的制備工藝，其特征是，包括步驟如下: (1)將鈦合金試樣表面清理干凈，采用電火花線切割后清洗、晾干待用； (2)稱取熔覆材料粉末:鈷基合金、陶瓷硬質(zhì)相和稀土氧化物，混合均勻后用粘結(jié)劑調(diào)成糊狀，然后均勻涂覆于鈦合金基體表面，風(fēng)干； (3)對(duì)晾干后的試樣進(jìn)行激光熔覆，激光功率選擇為800~1500W，激光的掃描速度為2.5~7.5mm/s,吹氬氣保護(hù)，保護(hù)氣壓為0.2~0.4MPa，激光的光斑直徑固定為4_。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金表面金屬陶瓷復(fù)合涂層的制備工藝，其特征是，步驟(2)所述的鈷基合金為Stellite6或Co42鈷基合金粉末，硬質(zhì)相材料為TiN，稀土氧化物為Y2O3。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈦合金表面金屬陶瓷復(fù)合涂層的制備工藝，其特征是，步驟(2)所述的熔覆材料粉末質(zhì)量配比為Stellite615~60%、TiMO~85%、Y2O3O~1% ;或Co4215 ~60%、Τ?Ν40 ~85%、Y2O3O ~1%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈦合金表面金屬陶瓷復(fù)合涂層的制備工藝，其特征是，步驟(2)所述的熔覆材料粉末質(zhì)量配比為Stellite619~59%、TiMO~80%、Y2O30.1~1% ;或Co4219 ~59%、Τ?Ν40 ~80%、Y2O30.1 ~1%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈦合金表面金屬陶瓷復(fù)合涂層的制備工藝，其特征是，步驟(2)所述的熔覆材料粉末質(zhì)量配比為Stellite619~39%、Τ?Ν60~80%、Y2O30.3~0.9% ；或 Co4219 ~39%、Τ?Ν60 ~80%、Y2O30.3 ~0.9%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金表面金屬陶瓷復(fù)合涂層的制備工藝，其特征是，步驟(2)所述的粘結(jié)劑為水玻璃溶液，水玻璃與水的體積比為1:3 ;粘結(jié)劑的添加量為每Ig熔覆材料粉末中滴入3~10滴。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金表面金屬陶瓷復(fù)合涂層的制備工藝，其特征是，步驟(2)所述的涂覆層厚度控制在0.6~0.8mm。
8.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的工藝制備的鈦合金表面金屬陶瓷復(fù)合涂層。
【文檔編號(hào)】B32B15/01GK103695898SQ201310705761
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】于慧君, 陳傳忠, 王靜, 翁飛 申請(qǐng)人:山東大學(xué)