一種鈦合金表面金屬陶瓷復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、陶瓷硬質相和稀土氧化物，混合均勻后用粘結劑調成糊狀，然后均勻涂覆于鈦合金基體表面風干，然后進行激光熔覆，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，保護氣壓為0.2～0.4MPa，激光的光斑直徑固定為4mm。本發(fā)明能改善復合陶瓷層的相結構，大大提高鈦合金的顯微硬度。
【專利說明】一種鈦合金表面金屬陶瓷復合涂層及其制備工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬陶瓷復合涂層，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化。
【背景技術】
[0002]鈦合金具有比強度高，耐腐蝕性能好等優(yōu)點，是航天航空和石油化工等工業(yè)領域廣泛使用的材料。但是，其硬度低、耐磨性能差限制了它在摩擦機構中的應用。激光熔覆技術，作為一種金屬材料表面改性技術，可以有效提高鈦合金的表面性能，從而擴大其使用范圍。
[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激光輻照使之和基體表面一薄層同時熔化，并快速凝固后形成稀釋度較低，與基體材料成冶金結合的表面涂層的技術。
[0004]目前，關于鈦合金表面激光熔覆鈷基合金的報道較少。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種鈦合金表面金屬陶瓷復合涂層及其制備工藝，該種金屬陶瓷復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，擴大鈦合金零部件的使用范圍。
[0006]為了實現上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是:
[0007]一種鈦合金表面金屬陶瓷復合涂層的制備工藝，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、陶瓷硬質相和稀土氧化物，混合均勻后用粘結劑調成糊狀，然后均勻涂覆于鈦合金基體表面，風干；
[0010](3)對晾干后的試樣進行激光熔覆，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，保護氣壓為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量配比進一步優(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)所述的粘結劑為水玻璃溶液，水玻璃與水的體積比為1:3 ;粘結劑的添加量為每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合涂層。
[0018]表1StelIite6和Co42鈷基合金粉末的成分(wt.%)
[0019]
【權利要求】
1.一種鈦合金表面金屬陶瓷復合涂層的制備工藝，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、陶瓷硬質相和稀土氧化物，混合均勻后用粘結劑調成糊狀，然后均勻涂覆于鈦合金基體表面，風干； (3)對晾干后的試樣進行激光熔覆，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，保護氣壓為0.2~0.4MPa，激光的光斑直徑固定為4_。
2.根據權利要求1所述的鈦合金表面金屬陶瓷復合涂層的制備工藝，其特征是，步驟(2)所述的鈷基合金為Stellite6或Co42鈷基合金粉末，硬質相材料為TiN，稀土氧化物為Y2O3。
3.根據權利要求2所述的鈦合金表面金屬陶瓷復合涂層的制備工藝，其特征是，步驟(2)所述的熔覆材料粉末質量配比為Stellite615~60%、TiMO~85%、Y2O3O~1% ;或Co4215 ~60%、Τ?Ν40 ~85%、Y2O3O ~1%。
4.根據權利要求3所述的鈦合金表面金屬陶瓷復合涂層的制備工藝，其特征是，步驟(2)所述的熔覆材料粉末質量配比為Stellite619~59%、TiMO~80%、Y2O30.1~1% ;或Co4219 ~59%、Τ?Ν40 ~80%、Y2O30.1 ~1%。
5.根據權利要求4所述的鈦合金表面金屬陶瓷復合涂層的制備工藝，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.根據權利要求1所述的鈦合金表面金屬陶瓷復合涂層的制備工藝，其特征是，步驟(2)所述的粘結劑為水玻璃溶液，水玻璃與水的體積比為1:3 ;粘結劑的添加量為每Ig熔覆材料粉末中滴入3~10滴。
7.根據權利要求1所述的鈦合金表面金屬陶瓷復合涂層的制備工藝，其特征是，步驟(2)所述的涂覆層厚度控制在0.6~0.8mm。
8.權利要求1-7任一項所述的工藝制備的鈦合金表面金屬陶瓷復合涂層。
【文檔編號】B32B15/01GK103695898SQ201310705761
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權日:2013年12月19日
【發(fā)明者】于慧君, 陳傳忠, 王靜, 翁飛 申請人:山東大學