一种钛合金表面低激光功率制备TiN梯度涂层的方法技术

本发明专利技术公开了一种钛合金表面低激光功率制备TiN梯度涂层的方法，通过钛合金基体预处理、送气处理和激光氮化处理的工艺步骤获得硬度高耐磨性好的TiN涂层。本发明专利技术制备的TiN涂层与钛合金基体层冶金结合，涂层致密，无孔隙无裂纹；TiN涂层硬度相对于钛合金基体得到较大提升，从界面到涂层表面硬度逐渐增加，最大提升了4～5倍；相比传统渗氮工艺方法，本发明专利技术的制备环境是在常温大气氛围下，无需气密装置，无需送粉或预涂覆材料，不仅对基体材料规格大小没有要求，还可以对基体材料进行局部氮化，除氮气外无需其他材料，成本低，工艺简单，效率高，易于工业化。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金表面低激光功率制备TiN梯度涂层的方法
本专利技术涉及钛合金表面改性
，特别涉及一种钛合金表面低激光功率制备TiN梯度涂层的方法。
技术介绍
钛合金具有密度小、耐蚀性、优异的生物相容性等优点，广泛的应用于航空航天、船舶、石油、医用器械等国防及民用高新
中，但是钛合金硬度低、耐磨性差、使用温度低，当温度达到500℃时，钛金属就能与大气中的氧、氮等元素发生强烈反应，并迅速脆化失效，这些缺点极大的限制了钛合金的应用范围。为了弥补钛合金的缺点，在其表面制备防护涂层是一种行之有效的方法，其中TiN涂层不仅能提升钛合金表面硬度还能有效减小摩擦系数并能提升使用温度。传统的氮化工艺如液体氮化、气体氮化，易受到工件尺寸和形状影响，氮化时间长达上百小时，而氮化层厚度仅在10μm以内，与基体结合性差，易剥落，耐久差。相关应用的文献如《一种钛及钛合金表面激光制备氮化钛梯度涂层的方法》（申请号：201110052712.4），在钛合金表面先涂覆黑色吸光材料并在激光氮化的同时加入电磁场，以制备梯度氮化涂层；专利文献《TiN/Al复合涂层的快速原位制备方法》（申请号：201210183506本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛合金表面低激光功率制备TiN梯度涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）钛合金基体预处理；将钛合金基体经线切割成30mm*22mm*6mm的尺寸，依次用80#、120#、240#、320#、400#、600#的水磨砂纸进行表面处理，然后用无水乙醇超声波清洗10～15min后干燥；（2）送气处理；将预处理后的钛合金基体放上操作台，通过送气喷嘴侧向输送氮气；送气参数设置为：喷嘴口与光斑距离为5～15mm，氮气流速计控制氮气流速为1～45L/min；（3）激光氮化处理；预送气5～10s后，打开激光器对钛合金基体表面进行激光氮化处理；激光参数设置为：激光聚焦镜中心距样品加工表面为180～22...

【技术特征摘要】
1.一种钛合金表面低激光功率制备TiN梯度涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）钛合金基体预处理；将钛合金基体经线切割成30mm*22mm*6mm的尺寸，依次用80#、120#、240#、320#、400#、600#的水磨砂纸进行表面处理，然后用无水乙醇超声波清洗10～15min后干燥；（2）送气处理；将预处理后的钛合金基体放上操作台，通过送气喷嘴侧向输送氮气；送气参数设置为：喷嘴口与光斑距离为5～15mm，氮气流速计控制氮气流速为1～45L/min；（3）激光氮化处理；预送气5～10s后，打开激光器对钛合金基体表面进行激光氮化处理；激光参数设置为：激光聚焦镜中心距样品加工表面为180～220mm，激光功率为100～1200w,光斑速度为100～500mm/min，搭接率为10～50%；激光氮化处理时间为1～5m...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟洲，童庆，吴广毅，蒋智秋，陈泉志，董婉冰，
申请(专利权)人：广西大学，广西南宁金铂洲材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45