一种耐磨耐腐蚀复合涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨耐腐蚀复合涂层的制备方法，具体包括以下步骤：S1.熔覆基体预处理；S2.将熔覆材料进行干燥处理；S3.采用激光器结合同轴送粉法使熔覆材料与熔覆基体表层同时熔化，形成一层合金涂层，即得所述高硬度耐腐蚀涂层；其中，步骤S1所述熔覆基体为Q960钢；步骤S2所述熔覆材料为碳化钨粉末和Stellite 6合金粉末的混合物。本发明专利技术采用激光熔覆技术开创性地在Q960钢表面制备复合涂层，将碳化钨粉末和Stellite 6合金粉末按特定比例混合作为熔覆材料，科学合理设计激光熔覆技术工艺参数，有效解决Stellite 6钴合金激光熔覆涂层硬度低，在磨粒磨损工况下使用寿命较短的问题。

Preparation method of wear resistant and corrosion resistant composite coating

The invention discloses a preparation method of a wear-resistant and corrosion-resistant composite coating, which comprises the following steps: S1. pretreatment of the cladding substrate; S2. drying treatment of the cladding material; S3. simultaneous melting of the cladding material and the surface layer of the cladding substrate by laser combined with coaxial powder feeding method to form an alloy coating, that is, the high hardness of the cladding material is obtained. The cladding substrate is Q960 steel, and the cladding material is a mixture of tungsten carbide powder and tellite 6 alloy powder. The invention adopts laser cladding technology to prepare composite coating on the surface of Q960 steel pioneering, mixes tungsten carbide powder and tellite 6 alloy powder in a specific proportion as cladding material, designs technological parameters of laser cladding scientifically and rationally, effectively solves the problem of low hardness of laser cladding coating on Stellite 6 Co alloy and abrasive wear worker. The short service life.

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨耐腐蚀复合涂层的制备方法
本专利技术属于激光增材制造
，更具体地，涉及一种耐磨耐腐蚀复合涂层的制备方法。
技术介绍
飞机结构件、发动机零部件、金属模具等高附加值零部件往往因磨损、高温气体冲刷烧蚀、高低周疲劳、外力破坏等因素导致局部破坏而失效。因此，对上述零部件进行表面处理，提高零部件表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和耐疲劳等机械性能至关重要。目前，常用的方法为采用激光熔覆技术在零部件表面制备涂层。激光熔覆技术是一项新兴的零件加工和表面改型技术，具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点。但激光熔覆过程中加热和冷却的速度极快，由于熔覆层和基体材料的温度梯度和热膨胀系数间存在差异，使得熔覆层中产生气孔、裂纹、变形和表面不平度等多种缺陷，导致熔覆层的质量不稳定，且激光熔覆常用的熔覆材料中多含有铬，容易对环境造成污染。另一方面，现有的Stellite6钴基合金激光熔覆涂层存在硬度不高，容易出现大量裂纹与气孔等问题，从而导致在极为严重的磨粒磨损工况下零件的使用寿命极大的缩短，因此，找到一种能够提高Stellite6钴基合金激光熔覆涂层的硬度与组织稳定性的方法十分重要。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，提供一种耐磨耐腐蚀复合涂层的制备方法。该方法以Q960钢作为熔覆基体，以碳化钨粉末和Stellite6合金粉末的混合物作为熔覆材料，采用同轴送粉法在激光器作用下进行激光熔覆，不但有效解决熔覆层质量不稳定的问题，且制备工艺简单、效率高、对环境无污染。本专利技术的另一目的在于提供一种采用上述制备方法制备得到的耐磨耐腐蚀复合涂层。本专利技术提供涂层硬度较高，在高温工作环境下，具有良好的耐腐蚀性和耐磨性能。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种耐磨耐腐蚀复合涂层的制备方法，具体包括以下步骤：S1.熔覆基体预处理；S2.熔覆材料干燥处理；S3.采用激光器结合同轴送粉法使熔覆材料与熔覆基体表层同时熔化，形成一层合金涂层，即得所述耐磨耐腐蚀复合涂层；其中，步骤S1所述熔覆基体为Q960钢；步骤S2所述熔覆材料为碳化钨粉末和Stellite6合金粉末的混合物。本专利技术以Q960钢作为熔覆基体，以碳化钨粉末和Stellite6合金粉末的混合物作为熔覆材料，采用同轴送粉法在激光器作用下进行激光熔覆，在Q960钢表面形成一层复合涂层，该涂层综合熔覆基体与熔覆材料的性能，硬度较高，且具有良好的耐腐蚀性和耐磨性能。进一步地，所述碳化钨粉末和Stellite6合金粉末的质量比例为10～50∶90～50。更进一步地，所述碳化钨粉末和Stellite6合金粉末的质量比例为30∶70。本专利技术的熔覆材料采用弹性模量大、显微硬度高、耐腐蚀性能好的碳化钨粉末以及摩擦系数低、耐磨性能好的Stellite6合金粉末的混合物，并科学合理设计两者的混合比例，综合两者的性能优势，有效解决Stellite6钴合金激光熔覆涂层硬度低，在磨粒磨损工况下使用寿命较短的问题。更进一步地，所述Stellite6合金粉末的粒度为40～100μm，所述Stellite6合金粉末由C、Cr、Si、W、Fe、Mo、Ni、Mn、Co元素组成，含量分别为1.2％、29％、1.2％、4.5％、3％、1％、3％、1％，Co余量。更进一步地，所述Stellite6合金粉末的粒度为60μm。更进一步地，所述碳化钨粉末的粒度为30～70μm。更进一步地，所述碳化钨粉末的粒度为50μm。进一步地，所述熔覆基体预处理的具体操作步骤为：将熔覆基体表面用600目砂纸打磨光洁，再用乙醇溶液清除干净表面的油污和锈迹。进一步地，所述乙醇溶液的浓度为95％，所述处理时间为5min。进一步地，步骤S2所述干燥处理的工艺参数为：干燥温度为80℃，干燥时间为30min。为了解决的熔覆层容易开裂等问题，进一步地，步骤S3所述激光器为STAUBLTX90型数控激光器，所述激光器的功率为300～700W。本专利技术采用激光熔覆技术在Q960钢表面制备涂层，在激光熔覆过程中，激光器的功率越大，融化的熔覆金属量越多，产生气孔的概率越大，随着激光功率增加，熔覆层深度增加，周围的液体金属剧烈波动，动态凝固结晶，使气孔数量逐渐减少甚至得以消除，裂纹也逐渐减少，当熔覆层深度达到极限深度后，随着功率提高，基体表面温度升高，变形和开裂现象加剧；激光功率过小，仅表面涂层融化，基体未熔，此时熔覆层表面出现局部起球、空洞等，达不到表面熔覆目的。本专利技术通过合理严格控制激光器功率，不但避免熔覆层出现开裂、变形等问题，还使得基体与熔覆材料充分熔化，熔覆层表面平整。进一步地，步骤S3所述激光器所选用的光斑宽度为2～10mm、扫描速度10mm/s、搭接率为50％，采用氩气作为保护气体，氩气流量为22L/h，送粉速度为1.2r/min。本专利技术采用激光熔覆技术在Q960钢表面制备涂层，合理严格控制激光熔覆过程中各项工艺参数，并通过各项工艺参数之间的相互匹配，有效解决熔覆层容易开裂的问题；获得在Q960钢表面制备涂层的较优激光熔覆工艺参数，在该工艺参数下制备的涂层具有优良的耐腐蚀、耐高温、抗冲击和抗粘着磨损性能。一种上述耐磨耐腐蚀复合涂层的制备方法制备得到的耐磨耐腐蚀复合涂层。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术采用激光熔覆技术开创性地在Q960钢表面制备复合涂层，将碳化钨粉末和Stellite6合金粉末按特定比例混合作为熔覆材料，科学合理设计激光熔覆技术工艺参数，在该工艺参数下制备得到的复合涂层气孔极少，有效改善熔覆过程中涂层开裂的现象，显著改善Q960钢与碳化钨粉末和Stellite6合金粉末的熔覆，使得激光熔覆层与基体结合更完美，结合区域几乎无任何裂纹与气孔，致密性好。本专利技术采用同轴送粉法具有易实现自动化控制，激光能量吸收率高，无内部气孔，尤其熔覆金属陶瓷，可以显著提高熔覆层的抗开裂性能，使硬质陶瓷相可以在熔覆层内均匀分布等优点，且氩气保护非常好，粉末利用率高、熔覆涂层没有氧化现象。本专利技术制备得到的激光熔覆涂层显微硬度最高可达815HV，自腐蚀电位可达-883mV，明显高于基体Q960钢自身的自腐蚀电位，且熔覆材料中不含铬等重金属，不会对环境造成污染。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的耐磨耐腐蚀复合涂层的扫描电镜图；图2为本专利技术实施例1～3制备的耐磨耐腐蚀复合涂层的磨损量图；图3为本专利技术实施例1～3制备的耐磨耐腐蚀复合涂层的显微硬度图；图4为本专利技术实施例1～3制备的耐磨耐腐蚀复合涂层的极化曲线。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本专利技术作更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体的实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不旨在限制本专利技术的保护范围。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。实施例1本实施例提供一种耐磨耐腐蚀复合涂层的制备方法，具体包括以下步骤：S1.熔覆基体预处理：以Q960钢作为熔覆基体，将其表面用600目砂纸打磨光洁，再用浓度为95％的乙醇溶液清除干净表面的油污和锈迹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐磨耐腐蚀复合涂层的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1.熔覆基体预处理；S2.熔覆材料干燥处理；S3.采用激光器结合同轴送粉法使熔覆材料与熔覆基体表层同时熔化，形成一层合金涂层，即得所述耐磨耐腐蚀复合涂层；其中，步骤S1所述熔覆基体为Q960钢；步骤S2所述熔覆材料为碳化钨粉末和Stellite 6合金粉末的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种耐磨耐腐蚀复合涂层的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1.熔覆基体预处理；S2.熔覆材料干燥处理；S3.采用激光器结合同轴送粉法使熔覆材料与熔覆基体表层同时熔化，形成一层合金涂层，即得所述耐磨耐腐蚀复合涂层；其中，步骤S1所述熔覆基体为Q960钢；步骤S2所述熔覆材料为碳化钨粉末和Stellite6合金粉末的混合物。2.根据权利要求1所述耐磨耐腐蚀复合涂层的制备方法，其特征在于，所述碳化钨粉末和Stellite6合金粉末的质量比例为10~50∶90~50。3.根据权利要求2所述耐磨耐腐蚀复合涂层的制备方法，其特征在于，所述Stellite6合金粉末的粒度为40～100μm，所述Stellite6合金粉末由C、Cr、Si、W、Fe、Mo、Ni、Mn、Co元素组成，含量分别为1.2%、29%、1.2%、4.5%、3%、1%、3%、1%，Co余量。4.根据权利要求2所述耐磨耐腐蚀复合涂层的制备方法，其特征在于，所述碳化钨粉末的粒度为30～70μm。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳建君，汤伟，张楠，罗登，柳萧，蒋涵坤，程畅栋，刘丹，范才河，李芳芳，吴艳辉，孙斌，欧玲，覃喆华，
申请(专利权)人：湖南工业大学，湖南华菱湘潭钢铁有限公司，株洲辉锐增材制造技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43