一種基于提高鈦合金表面熔點(diǎn)的激光熔覆涂層表面強(qiáng)化方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于提高鈦合金表面熔點(diǎn)的激光熔覆涂層表面強(qiáng)化方法，目的在于，對(duì)鈦合金表面進(jìn)行強(qiáng)化，從而提高鈦合金表面耐磨性，同時(shí)使鈦合金保持良好的耐蝕性能，所采用的技術(shù)方案為：包括以下步驟：1)在鈦合金基體表面采用預(yù)制法預(yù)制厚度為10μm?2mm鎳金屬粉末層；2)在鎳金屬粉末層表面采用預(yù)制法預(yù)制鉭鎳合金粉末層，或金屬鉭和金屬鎳的混合粉末層，從而在鈦合金基體表面形成涂層材料；3)在惰性氣氛中對(duì)鈦合金基體表面的涂層材料進(jìn)行激光熔覆，在鈦合金基體表面形成涂層，即完成鈦合金表面強(qiáng)化方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于提高鈦合金表面熔點(diǎn)的激光熔覆涂層表面強(qiáng)化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于材料表面強(qiáng)化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于提高鈦合金表面熔點(diǎn)的激 光熔覆涂層表面強(qiáng)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鈦合金由于具有強(qiáng)度高，密度小，有良好的高溫強(qiáng)度、低溫韌性及優(yōu)異的耐蝕性等 特性，因而被作為結(jié)構(gòu)材料在航空、航天、船舶、化工等工業(yè)部門(mén)廣泛使用。隨著鈦合金的應(yīng) 用越來(lái)越廣泛，對(duì)其性能要求也是越來(lái)越高。鈦在高溫下容易被氫、氧、氮等元素污染，難以 加工冶煉。另外，鈦合金易于粘著，導(dǎo)熱性差，在切削時(shí)容易粘刀，使其加工性能差。鈦合金 摩擦性能差，高溫摩擦?xí)r容易著火，即"鈦火"；限制了其在需要摩擦運(yùn)動(dòng)的部件上的應(yīng)用。 因此，改善鈦合金表面性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍是近期科研的一個(gè)熱點(diǎn)。
[0003]在鈦合金表面改性技術(shù)中，離子滲氮、CVD等雖然能得到結(jié)構(gòu)性能較好的涂層;但 是其對(duì)基體的影響較大，離子注入得到的涂層厚度極其有限；熱噴涂能得到性能較好的涂 層，但是其涂層與基體之間結(jié)合不牢固，限制了其應(yīng)用。激光熔覆制備的涂層與基體呈冶金 結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高，性能良好，是鈦合金表面改性的一種很好的選擇。目前大多數(shù)研究都是 在提高其材料的耐磨性，但同時(shí)犧牲了鈦合金本身優(yōu)異的耐蝕性，這在鈦合金上得不到較 好的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于提高鈦合金表面熔點(diǎn)的激光熔 覆涂層表面強(qiáng)化方法，對(duì)鈦合金表面進(jìn)行強(qiáng)化，從而提高鈦合金表面耐磨性，同時(shí)使鈦合金 保持良好的耐蝕性能。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:包括以下步驟：
[0006] 1)在鈦合金基體表面采用預(yù)制法預(yù)制厚度為10ym-2mm鎳金屬粉末層；
[0007] 2)在鎳金屬粉末層表面采用預(yù)制法預(yù)制鉭鎳合金粉末層，或金屬鉭和金屬鎳的混 合粉末層，厚度為，從而在鈦合金基體表面形成涂層材料；
[0008] 3)在惰性氣氛中對(duì)鈦合金基體表面的涂層材料進(jìn)行激光熔覆，在鈦合金基體表面 形成涂層，即完成鈦合金表面強(qiáng)化方法。
[0009] 所述步驟1)中的鈦合金基體采用TA2鈦合金，其中鈦含量大于等于99%。
[0010] 所述步驟1)中的鈦合金基體經(jīng)過(guò)無(wú)水乙醇超聲清洗和噴砂處理。
[0011] 所述步驟2)中鉭鎳合金粉末層或金屬鉭和金屬鎳的混合粉末層中鉭與鎳的質(zhì)量 比為（1~6):1。
[0012] 所述步驟1)和步驟2)中預(yù)制法中采用玻璃片作為標(biāo)準(zhǔn)，將涂層材料均勻鋪在鈦合 金基體表面。
[0013] 所述步驟1)中的鎳金屬粉末和步驟2)中的鉭鎳合金粉末或金屬鉭與金屬鎳的混 合粉末均經(jīng)過(guò)干燥處理。
[0014] 所述步驟3)中采用光纖激光器進(jìn)行激光熔覆，激光器的激光功率為300W~10kW， 掃描速度為50~1000mm/s，離焦量為-40~40mm，送粉速度為0.02~0.16kg/min。
[0015] 所述步驟3)中將鈦合金基體置于惰性氣氛的保護(hù)氣罩或腔室中進(jìn)行激光熔覆。
[0016] 所述惰性氣氛采用氬氣作為保護(hù)氣體。
[0017]所述步驟3)中對(duì)鈦合金基體表面的涂層材料進(jìn)行激光熔覆后持續(xù)充入氬氣直至 涂層冷卻。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法首先在鈦合金基體表面預(yù)制鎳金屬粉末層，以提高 鈦合金表面熔點(diǎn)，再預(yù)制鎳合金粉末層或金屬鉭和金屬鎳的混合粉末層，最后通過(guò)激光熔 覆得到鈦合金基體表面涂層，使鈦合金基體表面得到強(qiáng)化，本方法制備的涂層內(nèi)部能生成 硬質(zhì)化合物，起到第二相強(qiáng)化的作用，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得到涂層的密度想當(dāng)于基體密度的兩倍，折 算成體積磨損率，涂層較基體磨損率降低了將近5倍左右，即涂層耐磨性提高了將近5倍，涂 層和基體在海水中進(jìn)行腐蝕極化，由極化曲線結(jié)果可知，涂層試樣的腐蝕電位較基體要高， 同時(shí)，帶涂層試樣的腐蝕電流為2.0108 X l(T5A/cm2,而基體的腐蝕電流為2.0432 X HT4A/ cm2，相比要低一個(gè)數(shù)量級(jí);很明顯的看出，涂層的曲線幾乎一直在基體曲線的下方，都表明 涂層在海水中的耐蝕性比基體更強(qiáng)。本發(fā)明以鎳金屬粉末提高鈦合金表面熔點(diǎn)，以金屬鉭 與金屬鎳的混合粉末或鉭鎳合金粉末為預(yù)涂材料，進(jìn)行激光熔覆，提高鈦合金表面的耐磨 性，同時(shí)保持其優(yōu)良的耐蝕性，且獲得的涂層表面質(zhì)量良好。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是激光熔覆得到的涂層X(jué)RD掃描結(jié)果；
[0020]圖2是復(fù)合涂層頂部截面點(diǎn)掃描圖；
[0021]圖3是復(fù)合涂層底部截面點(diǎn)掃描圖；
[0022] 圖4是激光熔覆單道涂層表面形貌；
[0023] 圖5是激光熔覆多道搭接涂層表面形貌；
[0024] 圖6是激光熔覆復(fù)合涂層截面宏觀照片；
[0025]圖7是激光熔覆復(fù)合涂層稀釋率與離焦量的關(guān)系；
[0026]圖8是激光熔覆復(fù)合涂層頂部的顯微組織照片；
[0027]圖9是激光熔覆復(fù)合涂層中部的顯微組織照片；
[0028]圖10是激光熔覆復(fù)合涂層底部的顯微組織照片；
[0029]圖11是激光熔覆復(fù)合涂層界面的顯微組織照片；
[0030] 圖12是激光熔覆復(fù)合涂層不同位置的顯微硬度；
[0031] 圖13是基體500倍磨損表面形貌；
[0032]圖14是激光熔覆復(fù)合涂層500倍磨損表面形貌；
[0033]圖15是基體2000倍磨損表面形貌；
[0034]圖16是激光熔覆復(fù)合涂層2000倍磨損表面形貌；
[0035]圖17是鈦合金及復(fù)合涂層在海水中的極化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合具體的實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋說(shuō)明。
[0037]本發(fā)明包括以下步驟：
[0038] 1)對(duì)鈦合金基體進(jìn)行無(wú)水乙醇超聲清洗和噴砂處理，并將在鈦合金基體表面采用 預(yù)制法預(yù)制厚度為l〇ym_2mm鎳金屬粉末層，鈦合金基體采用TA2鈦合金，其中鈦含量大于等 于99% ;
[0039] 2)在鎳金屬粉末層表面采用預(yù)制法預(yù)制鉭鎳合金粉末層，或金屬鉭和金屬鎳的混 合粉末層，厚度為lmm-3mm，從而在鈦合金基體表面形成涂層材料，鉭鎳合金粉末層或金屬 鉭和金屬鎳的混合粉末層中鉭與鎳的質(zhì)量比為(1~6): 1;
[0040] 3)將鈦合金基體置于惰性氣氛的保護(hù)氣罩或腔室中，對(duì)鈦合金基體表面的涂層材 料進(jìn)行激光熔覆，惰性氣氛采用氬氣作為保護(hù)氣體，對(duì)鈦合金基體表面的涂層材料激光熔 覆后持續(xù)充入氬氣直至涂層冷卻，激光熔覆采用光纖激光器，激光器的激光功率為300W~ 10kW，掃描速度為50~1000mm/s，離焦量為-40~40mm，送粉速度為0.02~0.16kg/min，在鈦 合金基體表面形成涂層，即完成鈦合金表面強(qiáng)化方法。
[0041] 步驟1)和步驟2)中預(yù)制法中采用玻璃片作為標(biāo)準(zhǔn)，將涂層材料均勻鋪在鈦合金基 體表面;步驟1)中的鎳金屬粉末和步驟2)中的鉭鎳合金粉末或金屬鉭與金屬鎳的混合粉末 均經(jīng)過(guò)干燥處理。
[0042]實(shí)施例一:包括以下步驟：
[0043] 1)基體處理:3mm厚TA2鈦合金基體線切割為50 X 50mm大小，并用無(wú)水乙醇超聲清 洗十分鐘、噴砂待用；
[0044] 2)粉末處理:將涂層粉末在100°C干燥箱烘干Ih待用；
[0045] 3)粉末引入:采用預(yù)制法，以Imm的玻璃片作為標(biāo)準(zhǔn)，先將鎳金屬粉末均勻鋪在基 體表面形成鎳金屬粉末層，然后將金屬鉭與金屬鎳按照質(zhì)量比4:1的比例充分混合后鋪在 鎳金屬粉末層上，制備Imm厚的涂層；
[0046] 4)激光熔覆:將鈦合金基體置于保護(hù)罩中，并連續(xù)通入一定量的氬氣以保護(hù)鈦合 金不被氧化，利用光纖激光器對(duì)鋪有涂層的鈦合金進(jìn)行激光熔覆，調(diào)整工藝參數(shù)，得到表面 形貌與組織性能均良好的涂層。
[0047]基體為T(mén)A2鈦合金，鈦含量不低于99%，具有良好的耐蝕性、塑性及延展性，比強(qiáng)度 較高，具體化學(xué)成分表如下表所示：
[0049] 烘干粉末主要作用是除去其中的水汽，避免在制備涂層的過(guò)程中形成較多的氣 孔。預(yù)制法中不使用任何粘接劑，直接將粉末鋪在基體表面，這樣可以盡可能減少由于粘接 劑引起的氣孔的產(chǎn)生?；w表面的粉末不宜鋪的太高，以保證其能充分的熔化。激光熔覆時(shí) 保證通入氬氣的量與通氣的時(shí)間，在激光關(guān)閉后隔15s再關(guān)閉保護(hù)氣，以確保鈦合金在激光 熔覆過(guò)程中不會(huì)被氧化。
[0050] 本方法制備的涂層內(nèi)部能生成硬質(zhì)化合物，起到第二相強(qiáng)化的作用。圖1顯示的是 涂層的XRD掃描結(jié)果，由圖可知，熔覆層中主要物相為純金屬a-Ti、Ta以及化合物NiTi、 Tao.15TiQ.85等。其中，NiTi、TaQ. 15Tio.85等硬質(zhì)化合物在涂層中能起到第二相的作用。為了能 進(jìn)一步分析涂層中物相的分布，對(duì)優(yōu)化過(guò)參數(shù)制備的激光熔覆單道涂層進(jìn)行EDS檢測(cè)與分 析，整理結(jié)果如下所示：圖2和圖3顯示的是Ni-Ta復(fù)合涂層截面SEM照片，圖中掃描點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 元素如下表所示：
[0052] 結(jié)合圖2、圖3和上表可知，在涂層頂部，樹(shù)枝晶部分主要元素為金屬鉭和金屬鎳， 結(jié)合XRD分析結(jié)果可知，其主要物相為金屬Ta、化合物Ta〇. 15Ti〇.85?；撞糠种饕獮榻饘兮伜?金屬鎳，再結(jié)合XRD分析結(jié)果可知，其主要為金屬α-Ti、化合物NiTi，在樹(shù)枝晶附近存在部分 金屬Ta。由圖可知，在涂層底部存在大量等軸晶，其主要成分為金屬鉭和金屬鈦，另?yè)接猩?量金屬鎳，可知其主要物相為金屬Ta、化合物TaO. 15TiO. 85相，另?yè)接猩倭炕衔颪iTi相。 在等軸晶的附近基底部分，主要存在元素為金屬鈦和金屬鎳，少量金屬鉭，可知其主要物相 為金屬α-Ti、化合物NiTi，另有少量金屬Ta。
[0053] 圖4是激光熔覆單道涂層表面形貌，圖5是激光熔覆多道搭接涂層表面形貌，涂層 表面較為平整，兩道之間的間隙不是很大，涂層也沒(méi)有形成兩邊一高一低的堆垛效應(yīng)，說(shuō)明 所選搭接率較為合理。涂層表面較為潔凈，沒(méi)有飛濺的金屬顆粒，也沒(méi)有熔覆后的熔渣，說(shuō) 明熔覆過(guò)程平穩(wěn)，所形成涂層表面質(zhì)量良好。
[0054] 圖6是激光熔覆復(fù)合涂層截面宏觀照片，可知截面形貌較為平整，涂層與基體結(jié)合 部分整齊。
[0055] 圖7是涂層稀釋率與離焦量的關(guān)系，隨著離焦量的增大，稀釋率逐漸降低。
[0056] 圖8~圖11是涂層不同部位的顯微組織形貌，由圖可知涂層組織均勻細(xì)密，與基體 結(jié)合良好，沒(méi)有明顯氣孔、裂紋等缺陷。
[0057] 圖12是涂層不同部位的顯微硬度值，可知涂層硬度值較基體有明顯的提升。
[0058] 圖13,圖15是基體不同放大倍數(shù)下的磨損表面形貌圖，圖14,圖16是涂層不同放大 倍數(shù)下的磨損表面形貌圖可知基體的主要磨損形式是黏著磨損而涂層的主要磨損形式是 磨粒磨損。
[0059] 按照實(shí)驗(yàn)結(jié)果算出來(lái)的磨損數(shù)據(jù)如下表所示：
[0061]由上表可知，相同條件下，基體試樣的失重量為Ni-Ta復(fù)合涂層試樣的兩倍多，但 由于兩者的密度相差較大，涂層的密度幾乎想當(dāng)于基體密度的兩倍，折算成體積磨損率則 帶涂層的試樣為2.57 X 10-1V · N-1 · h-1而基體試樣為1.18 X 10-1V · N-1 · h-S可知，涂層 試樣較基體試樣磨損率降低了將近5倍左右。換言之，涂層試樣耐磨性提高了將近5倍。
[0062]圖17是基體及涂層在海水中的腐蝕極化曲線，采用塔菲爾直線外推法，分別對(duì)基 體試樣及帶涂層試樣進(jìn)行曲線擬合處理，作曲線切線交點(diǎn)，交點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)就分別 對(duì)應(yīng)的是腐蝕電位和腐蝕電流絕對(duì)值的對(duì)數(shù)，得出的結(jié)果如下表所示：
[0064]由極化曲線結(jié)果可知，涂層試樣的腐蝕電位較TA2基體要高，同時(shí)，帶涂層試樣的 腐蝕電流為2.0108 X 10-5A/cm2，而TA2基體的腐蝕電流為2.0432 X 10-4A/cm2，相比要低一個(gè) 數(shù)量級(jí);很明顯的看出，涂層試樣的曲線幾乎一直在基體試樣曲線的下方。這兩個(gè)指標(biāo)都表 明，涂層試樣在海水中的耐蝕性比基體試樣更強(qiáng)。
[0065]實(shí)施例二:包括以下步驟：
[0066] 1)對(duì)鈦合金基體進(jìn)行無(wú)水乙醇超聲清洗和噴砂處理，并將在鈦合金基體表面采用 預(yù)制法預(yù)制厚度為l〇ym-2mm鎳金屬粉末層，鈦合金基體采用TA2鈦合金；
[0067] 2)在鎳金屬粉末層表面采用預(yù)制法預(yù)制鉭鎳合金粉末層，或金屬鉭和金屬鎳的混 合粉末層，厚度為lmm-3mm，從而在鈦合金基體表面形成涂層材料，鉭鎳合金粉末層或金屬 鉭和金屬鎳的混合粉末層中鉭與鎳的質(zhì)量比為1:1;
[0068] 3)將鈦合金基體置于惰性氣氛的保護(hù)氣罩或腔室中，對(duì)鈦合金基體表面的涂層材 料進(jìn)行激光熔覆，惰性氣氛采用氬氣作為保護(hù)氣體，對(duì)鈦合金基體表面的涂層材料激光熔 覆后持續(xù)充入氬氣直至涂層冷卻，激光熔覆采用光纖激光器，激光器的激光功率為300W~ 10kW，掃描速度為50~1000mm/s，離焦量為-40~40mm，送粉速度為0.02~0.16kg/min，在鈦 合金基體表面形成涂層，即完成鈦合金表面強(qiáng)化方法。
[0069]實(shí)施例三:包括以下步驟：
[0070] 1)對(duì)鈦合金基體進(jìn)行無(wú)水乙醇超聲清洗和噴砂處理，并將在鈦合金基體表面采用 預(yù)制法預(yù)制厚度為l〇ym-2mm鎳金屬粉末層，鈦合金基體采用TA2鈦合金；
[0071] 2)在鎳金屬粉末層表面采用預(yù)制法預(yù)制鉭鎳合金粉末層，或金屬鉭和金屬鎳的混 合粉末層，厚度為lmm-3mm，從而在鈦合金基體表面形成涂層材料，鉭鎳合金粉末層或金屬 鉭和金屬鎳的混合粉末層中鉭與鎳的質(zhì)量比為2:1;
[0072] 3)將鈦合金基體置于惰性氣氛的保護(hù)氣罩或腔室中，對(duì)鈦合金基體表面的涂層材 料進(jìn)行激光熔覆，惰性氣氛采用氬氣作為保護(hù)氣體，對(duì)鈦合金基體表面的涂層材料激光熔 覆后持續(xù)充入氬氣直至涂層冷卻，激光熔覆采用光纖激光器，激光器的激光功率為300W~ 10kW，掃描速度為50~1000mm/s，離焦量為-40~40mm，送粉速度為0.02~0.16kg/min，在鈦 合金基體表面形成涂層，即完成鈦合金表面強(qiáng)化方法。
[0073]實(shí)施例四：包括以下步驟：
[0074] 1)對(duì)鈦合金基體進(jìn)行無(wú)水乙醇超聲清洗和噴砂處理，并將在鈦合金基體表面采用 預(yù)制法預(yù)制厚度為l〇ym_2mm鎳金屬粉末層，鈦合金基體采用TA2鈦合金，其中鈦含量大于等 于 99%，；
[0075] 2)在鎳金屬粉末層表面采用預(yù)制法預(yù)制鉭鎳合金粉末層，或金屬鉭和金屬鎳的混 合粉末層，厚度為lmm-3mm，從而在鈦合金基體表面形成涂層材料，鉭鎳合金粉末層或金屬 鉭和金屬鎳的混合粉末層中鉭與鎳的質(zhì)量比為3:1;
[0076] 3)將鈦合金基體置于惰性氣氛的保護(hù)氣罩或腔室中，對(duì)鈦合金基體表面的涂層材 料進(jìn)行激光熔覆，惰性氣氛采用氬氣作為保護(hù)氣體，對(duì)鈦合金基體表面的涂層材料激光熔 覆后持續(xù)充入氬氣直至涂層冷卻，激光熔覆采用光纖激光器，激光器的激光功率為300W~ 10kW，掃描速度為50~1000mm/s，離焦量為-40~40mm，送粉速度為0.02~0.16kg/min，在鈦 合金基體表面形成涂層，即完成鈦合金表面強(qiáng)化方法。
[0077]實(shí)施例五:包括以下步驟：
[0078] 1)對(duì)鈦合金基體進(jìn)行無(wú)水乙醇超聲清洗和噴砂處理，并將在鈦合金基體表面采用 預(yù)制法預(yù)制厚度為l〇ym_2mm鎳金屬粉末層，鈦合金基體采用TA2鈦合金，其中鈦含量大于等 于99% ;
[0079] 2)在鎳金屬粉末層表面采用預(yù)制法預(yù)制鉭鎳合金粉末層，或金屬鉭和金屬鎳的混 合粉末層，厚度為lmm-3mm，從而在鈦合金基體表面形成涂層材料，鉭鎳合金粉末層或金屬 鉭和金屬鎳的混合粉末層中鉭與鎳的質(zhì)量比為4:1;
[0080] 3)將鈦合金基體置于惰性氣氛的保護(hù)氣罩或腔室中，對(duì)鈦合金基體表面的涂層材 料進(jìn)行激光熔覆，惰性氣氛采用氬氣作為保護(hù)氣體，對(duì)鈦合金基體表面的涂層材料激光熔 覆后持續(xù)充入氬氣直至涂層冷卻，激光熔覆采用光纖激光器，激光器的激光功率為300W~ 10kW，掃描速度為50~1000mm/s，離焦量為-40~40mm，送粉速度為0.02~0.16kg/min，在鈦 合金基體表面形成涂層，即完成鈦合金表面強(qiáng)化方法。
[0081] 實(shí)施例六:包括以下步驟：
[0082] 1)對(duì)鈦合金基體進(jìn)行無(wú)水乙醇超聲清洗和噴砂處理，并將在鈦合金基體表面采用 預(yù)制法預(yù)制厚度為l〇ym_2mm鎳金屬粉末層，鈦合金基體采用TA2鈦合金，其中鈦含量大于等 于99% ;
[0083] 2)在鎳金屬粉末層表面采用預(yù)制法預(yù)制鉭鎳合金粉末層，或金屬鉭和金屬鎳的混 合粉末層，厚度為lmm-3mm，從而在鈦合金基體表面形成涂層材料，鉭鎳合金粉末層或金屬 鉭和金屬鎳的混合粉末層中鉭與鎳的質(zhì)量比為5:1;
[0084] 3)將鈦合金基體置于惰性氣氛的保護(hù)氣罩或腔室中，對(duì)鈦合金基體表面的涂層材 料進(jìn)行激光熔覆，惰性氣氛采用氬氣作為保護(hù)氣體，對(duì)鈦合金基體表面的涂層材料激光熔 覆后持續(xù)充入氬氣直至涂層冷卻，激光熔覆采用光纖激光器，激光器的激光功率為300W~ 10kW，掃描速度為50~1000mm/s，離焦量為-40~40mm，送粉速度為0.02~0.16kg/min，在鈦 合金基體表面形成涂層，即完成鈦合金表面強(qiáng)化方法。
[0085]實(shí)施例七:包括以下步驟：
[0086] 1)對(duì)鈦合金基體進(jìn)行無(wú)水乙醇超聲清洗和噴砂處理，并將在鈦合金基體表面采用 預(yù)制法預(yù)制厚度為l〇ym_2mm鎳金屬粉末層，鈦合金基體采用TA2鈦合金，其中鈦含量大于等 于99% ;
[0087] 2)在鎳金屬粉末層表面采用預(yù)制法預(yù)制鉭鎳合金粉末層，或金屬鉭和金屬鎳的混 合粉末層，從而在鈦合金基體表面形成涂層材料，鉭鎳合金粉末層或金屬鉭和金屬鎳的混 合粉末層中鉭與鎳的質(zhì)量比為6:1;
[0088] 3)將鈦合金基體置于惰性氣氛的保護(hù)氣罩或腔室中，對(duì)鈦合金基體表面的涂層材 料進(jìn)行激光熔覆，惰性氣氛采用氬氣作為保護(hù)氣體，對(duì)鈦合金基體表面的涂層材料激光熔 覆后持續(xù)充入氬氣直至涂層冷卻，激光熔覆采用光纖激光器，激光器的激光功率為300W~ 10kW，掃描速度為50~1000mm/s，離焦量為-40~40mm，送粉速度為0.02~0.16kg/min，在鈦 合金基體表面形成涂層，即完成鈦合金表面強(qiáng)化方法。
[0089]本發(fā)明的目的在于提高鈦合金耐磨性，同時(shí)保持其優(yōu)良的耐蝕性;采用激光熔覆 方法，以金屬鉭與金屬鎳的混合粉末為預(yù)涂材料，進(jìn)行激光熔覆，獲得表面質(zhì)量良好，耐磨 性良好，同時(shí)可保持其耐蝕性的激光熔覆涂層，本發(fā)明工藝方便簡(jiǎn)單，便于推廣。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于提高鈦合金表面熔點(diǎn)的激光熔覆涂層表面強(qiáng)化方法，其特征在于，包括以 下步驟： 1) 在鈦合金基體表面采用預(yù)制法預(yù)制厚度為10wii-2mm鎳金屬粉末層； 2) 在鎳金屬粉末層表面采用預(yù)制法預(yù)制鉭鎳合金粉末層，或金屬鉭和金屬鎳的混合粉 末層，厚度為，從而在鈦合金基體表面形成涂層材料； 3) 在惰性氣氛中對(duì)鈦合金基體表面的涂層材料進(jìn)行激光熔覆，在鈦合金基體表面形成 涂層，即完成鈦合金表面強(qiáng)化方法。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于提高鈦合金表面熔點(diǎn)的激光熔覆涂層表面強(qiáng)化方 法，其特征在于，所述步驟1)中的鈦合金基體采用TA2鈦合金，其中鈦含量大于等于99%。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于提高鈦合金表面熔點(diǎn)的激光熔覆涂層表面強(qiáng)化方 法，其特征在于，所述步驟1)中的鈦合金基體經(jīng)過(guò)無(wú)水乙醇超聲清洗和噴砂處理。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于提高鈦合金表面熔點(diǎn)的激光熔覆涂層表面強(qiáng)化方 法，其特征在于，所述步驟2)中鉭鎳合金粉末層或金屬鉭和金屬鎳的混合粉末層中鉭與鎳 的質(zhì)量比為（1~6):1。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于提高鈦合金表面熔點(diǎn)的激光熔覆涂層表面強(qiáng)化方 法，其特征在于，所述步驟1)和步驟2)中預(yù)制法中采用玻璃片作為標(biāo)準(zhǔn)，將涂層材料均勻鋪 在鈦合金基體表面。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于提高鈦合金表面熔點(diǎn)的激光熔覆涂層表面強(qiáng)化方 法，其特征在于，所述步驟1)中的鎳金屬粉末和步驟2)中的鉭鎳合金粉末或金屬鉭與金屬 鎳的混合粉末均經(jīng)過(guò)干燥處理。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于提高鈦合金表面熔點(diǎn)的激光熔覆涂層表面強(qiáng)化方 法，其特征在于，所述步驟3)中采用光纖激光器進(jìn)行激光熔覆，激光器的激光功率為300W~ 10kW，掃描速度為50~1000mm/s，離焦量為-40~40mm，送粉速度為0.02~0.16kg/min。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于提高鈦合金表面熔點(diǎn)的激光熔覆涂層表面強(qiáng)化方 法，其特征在于，所述步驟3)中將鈦合金基體置于惰性氣氛的保護(hù)氣罩或腔室中進(jìn)行激光 熔覆。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于提高鈦合金表面熔點(diǎn)的激光熔覆涂層表面強(qiáng)化方 法，其特征在于，所述惰性氣氛采用氬氣作為保護(hù)氣體。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于提高鈦合金表面熔點(diǎn)的激光熔覆涂層表面強(qiáng)化方 法，其特征在于，所述步驟3)中對(duì)鈦合金基體表面的涂層材料進(jìn)行激光熔覆后持續(xù)充入氬 氣直至涂層冷卻。
【文檔編號(hào)】C23C24/10GK106086877SQ201610638988
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月5日 公開(kāi)號(hào)201610638988.3, CN 106086877 A, CN 106086877A, CN 201610638988, CN-A-106086877, CN106086877 A, CN106086877A, CN201610638988, CN201610638988.3
【發(fā)明人】任紅旗, 鄭學(xué)正, 郭本, 茍瓊
【申請(qǐng)人】西安宇豐噴涂技術(shù)有限公司