一种TiCo基激光熔覆合金涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种TiCo基激光熔覆合金涂层及其制备方法，属于激光表面改性技术领域；所述TiCo基激光熔覆合金涂层的熔覆粉末及其质量分数为：Ti 42%~48%、W 5%~9%、Cr 4%~8%、C 3%~7%、B 1%~4%、Co 24~45%；激光熔覆涂层的制备包括基材选择、粉末配比、预处理、激光熔覆、后处理等工序，通过适当的粉末配比以及合理的工艺参数，制备出熔覆涂层，通过对涂层的性能进行测试，涂层的硬度和耐磨性能均比基材得到大幅提升。

TiCo based laser cladding alloy coating and preparation method thereof

The invention discloses a TiCo-based laser cladding alloy coating and a preparation method thereof, belonging to the technical field of laser surface modification; the cladding powder and its mass fraction of the TiCo-based laser cladding alloy coating are Ti 42%~48%, W 5%~9%, Cr 4%~8%, C 3%~7%, B 1%~4%, Co 24~45%; and the preparation of the laser cladding coating includes the substrate material. The hardness and wear resistance of the coatings were greatly improved by selecting, powder ratio, pretreatment, laser cladding and post-treatment, and by proper powder ratio and reasonable process parameters.

【技术实现步骤摘要】
一种TiCo基激光熔覆合金涂层及其制备方法
本专利技术公开一种TiCo基激光熔覆合金涂层及其制备方法，属于激光表面改性

技术介绍
在现代工业中，为了满足矿山机械、冲压模具等高载荷服役条件的要求；涂层除要求具有较好的耐磨及耐蚀性能外，还要求涂层具有稳定的结构以及与基材具有良好的结合力。钢具有较高的强度及切削加工性等优点，但同时也因其耐磨性不足等原因阻碍了钢材的大范围使用和推广；对于提高其耐磨性能，得到综合性能良好的涂层材料使现在研究的重点，提高钢材的耐磨性能主要考虑表面合金化及涂层防护。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种TiCo基激光熔覆合金涂层，熔覆粉末级其质量分数如下：Ti42%~48%、W5%~9%、Cr4%~8%、C3%~7%、B1%~4%、Co24~45%。本专利技术所述TiCo基激光熔覆合金涂层的方法，具体包括以下步骤：(1)将熔覆粉末混合后进行球磨、干燥得到混合均匀的熔覆粉末；(2)对钢基材进行预处理：表面打磨、去污、干燥后备用；(3)将步骤(1)得到的熔覆粉末在步骤（2）预处理后的钢基材表面制成条状预置层（尺寸为60mm×5mm×1mm），经激光熔覆设备把钢基材表层与预置层同时熔融，凝固后形成合金涂层。本专利技术步骤（1）中球磨后的熔覆粉末粒度为100~200目。本专利技术所述激光熔覆的工艺参数为：光斑直径为3~5mm，保护气体为Ar，Ar流速为10~20L/h，激光功率为3~6kW，扫描速度为300~400mm/min。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术所述制备得到的TiCo基激光熔覆合金涂层宏观外貌良好、涂层均匀光滑、内部缺陷少、硬度高，具有良好的耐磨性能，且与基材具有良好的结合，对产生无裂纹的激光熔覆涂层具有良好的参考作用；(2)本专利技术它通过激光熔覆工艺得到稀释率较低的熔覆层，并且对用于激光熔覆的材料选择范围广；(3)本专利技术采用的材料Ti、W、Cr、C、B，在激光熔覆过程中可生成硬质相，从而明显提高涂层硬度；(4)本专利技术通过模具将熔覆粉末预置于基材表面，可明显提高熔覆效率。附图说明图1为实施例1熔覆层金相组织；图2为实施例2熔覆层金相组织；图3为实施例1和实施例2熔覆层显微硬度；图4为实施例1和实施例2熔覆层摩擦系数；图5为实施例1和实施例2熔覆层磨损失重。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，本专利技术的保护范围不限于所述内容本专利技术实施例所用原料Ti、W、Cr、C、B和Co的纯度均为99.9%，基体材料钢的化学成分如表所示：表1钢基材化学成分。实施例1本实施例耐磨部件表面改性材料由Ti、W、Cr、C、B和Co组成，具体的，熔覆粉末质量分数如下：Ti43%、W5%、Cr6%、C7%、B2%、Co37%。本实施例所述TiCo基激光熔覆合金涂层的制备方法，具体包括以下步骤：（1）将熔覆粉末混合后进行球磨（120目）、干燥得到混合均匀的熔覆粉末；（2）对钢基材进行预处理：表面打磨、去污、干燥后备用；（3）将步骤（1）得到的熔覆粉末在步骤（2）预处理后的钢基材表面制成条状预置层（尺寸为60mm×5mm×1mm），经激光熔覆设备把钢基材表层与预置层同时熔融，凝固后形成合金涂层，其中激光熔覆的工艺参数为光斑直径3mm，保护气体为Ar，Ar流速为15L/h，激光功率为4kW，扫描速度为350mm/min。对于熔覆后的纵向涂层采用王水溶液进行腐蚀，得到金相图片如图1所示；采用HVS-1000A型显微硬度计，压力保持15s，测量涂层和基材的显微硬度，结果如图3所示，MMU-5G断面摩擦磨损试验机，载荷100N，转速100r/min，加载30min，测摩擦系数，结果见图4；超声波清洗并吹干后用0.1mg电子天平测量并计算磨损失重，结果见图5。实施例2本实施例耐磨部件表面改性材料由Ti、W、Cr、C、B和Co组成，具体的，熔覆粉末质量分数如下：Ti42%、W7%、Cr4%、C5%、B4%、Co38%。本实施例所述TiCo基激光熔覆合金涂层的制备方法，具体包括以下步骤：（1）将熔覆粉末混合后进行球磨（180目）、干燥得到混合均匀的熔覆粉末；（2）对钢基材进行预处理：表面打磨、去污、干燥后备用；（3）将步骤（1）得到的熔覆粉末在步骤（2）预处理后的钢基材表面制成条状预置层（尺寸为60mm×5mm×1mm），经激光熔覆设备把钢基材表层与预置层同时熔融，凝固后形成合金涂层，其中激光熔覆的工艺参数为光斑直径3mm，保护气体为Ar，Ar流速为17L/h，激光功率为4.5kW，扫描速度为390mm/min。对于熔覆后的纵向涂层采用王水溶液进行腐蚀，得到金相图片如图2所示，采用HVS-1000A型显微硬度计，压力保持15s，测量涂层和基材的显微硬度，数据如图3所示，MMU-5G断面摩擦磨损试验机，载荷100N，转速100r/min，加载30min，测摩擦系数，结果见图4；超声波清洗并吹干后用0.1mg电子天平测量并计算磨损失重，结果见图5。由图1、2可以看出，实施例1、2制备的材料涂层的气孔含量都不明显，且实施例1、2中涂层的显微组织近似。由图3可以看出，实施例1、2制备的涂层显微硬度得到明显途胜，从涂层区到结合去，再到基材区的显微硬度值越来越小，并且表面硬度约为基材的3被左右。由图4可以看出，实施例1、2制备的涂层摩擦系数相比基材都有一定的提高。由图5可以看出，实施例1、2制备的涂层耐磨性能相对基材而言都大幅提高，且两涂层的耐磨性相当。实施例3本实施例耐磨部件表面改性材料由Ti、W、Cr、C、B和Co组成，具体的，熔覆粉末质量分数如下：Ti47%、W9%、Cr8%、C3%、B1%、Co32%；本实施例所述TiCo基激光熔覆合金涂层的制备方法同实施例2，制备的涂层的性能与实施例1、2相似。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TiCo基激光熔覆合金涂层，其特征在于，熔覆粉末及其质量分数为：Ti42%~48%、W5%~9%、Cr4%~8%、C3%~7%、B 1%~4%、Co24~45%。

【技术特征摘要】
1.一种TiCo基激光熔覆合金涂层，其特征在于，熔覆粉末及其质量分数为：Ti42%~48%、W5%~9%、Cr4%~8%、C3%~7%、B1%~4%、Co24~45%。2.权利要求1所述TiCo基激光熔覆合金涂层的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）将熔覆粉末混合后进行球磨、干燥得到混合均匀的熔覆粉末；（2）对钢基材进行预处理：表面打磨、去污、干燥后备...

【专利技术属性】
技术研发人员：石海，刘子峰，王悦怡，郭新政，郝轩弘，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53