铝合金制动盘表面熔覆功能梯度涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铝合金制动盘表面熔覆功能梯度涂层的制备方法，用于解决传统的单一层熔覆技术中存在的陶瓷颗粒与金属粉末的物理性能差异太大造成的涂层质量较低，产生开裂、脱落等问题。其中，熔覆铝基

【技术实现步骤摘要】
铝合金制动盘表面熔覆功能梯度涂层的制备方法


[0001]该专利技术涉及铝合金制动盘表面耐磨涂层的制备方法
，尤其是一种通过熔覆技术进行铝基
‑
SiC梯度涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]制动盘作为制动系统的主要组成部分其力学性能直接影响制动稳定性。制动频率与使用寿命呈正相关的线性关系。在连续制动且制动时间较长的情况下，摩擦副产生的局部摩擦热会使得制动盘产生热氧化、热衰退及热变形等现象，对制动性能产生一定的影响；同时，摩擦热产生的高温使制动盘“软化”，加剧其磨损程度。目前世界制动盘主要以整体铸造的铸铁、铝合金为主，由于两者在耐磨性、耐高温性、强度等方面表现一般，经过长时间的磨损后会造成严重的制动力不足、异响等问题增加维修成本，所以对制动盘的材料和加工工艺的改进刻不容缓。
[0003]耐磨涂层的制备和应用可在很大程度上改变材料表面的耐磨性，使机械设备在各种环境下稳定运行，有效延长使用寿命，降低损失。目前，世界主流的涂层技术主要有激光熔覆技术、热喷涂技术、等离子喷涂技术、爆炸喷涂技术等。而激光熔覆技术作为20世纪激光技术发展的代表作之一，其发展前景受到了世界先进国家的高度关注。
[0004]但是，传统的激光熔覆技术需要使得基体材料与涂层材料具有较为相似的热物性，而传统的金属粉末的性能特点各异无法针对制动盘的熔覆进行有效的有机结合。许多研究学者开始将熔覆粉末中掺杂外加陶瓷相来增强其各方面机械性能，但是陶瓷颗粒与金属粉末的物理性能差异太大，会造成涂层质量较低，产生开裂、脱落等现象，故而往往需要多种技术工艺互相辅助完成，而在企业生产中，多道工序的加工必然会降低生产效率、提高生产成本，所以这些方法往往不适于工业生产。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在研发并利用一种加工技术(选区激光熔覆技术—SLM)，在制动盘表面熔覆SiC陶瓷颗粒多层梯度复合涂层，利用每一层熔覆层的相容性，进行制动盘的耐磨层进行制备，用于解决传统的单一层熔覆技术中存在的陶瓷颗粒与金属粉末的物理性能差异太大造成的涂层质量较低，产生开裂、脱落等问题现象。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：
[0007]铝合金制动盘表面熔覆功能梯度涂层的制备方法，包括铝合金制动盘以及设置在该铝合金制动盘双侧制动面的熔覆铝基
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SiC梯度涂层，其特征在于，首先准备五种不同配比的铝基合金粉末，其中，
[0008]一号粉末，按质量份数：Si 1.9％、Mg 1.2％、Mn 1.5％，Ti4.8％、Cr3.2％、CeO21.3％，剩余成分为Al，并进行混合、球磨、气雾化和干燥处理；
[0009]二号粉末，按质量份数：Si 1.9％、Mg 1.2％、Mn 1.5％，Ti4.8％、Cr3.2％、CeO21.3％，SiC陶瓷颗粒5％，剩余成分为Al，并进行混合、球磨、气雾化和干燥处理；
[0010]三号粉末，按质量份数：Si 1.9％、Mg 1.2％、Mn 1.5％，Ti4.8％、Cr3.2％、CeO21.3％，SiC陶瓷颗粒10％，剩余成分为Al，并进行混合、球磨、气雾化和干燥处理；
[0011]四号粉末，按质量份数：Si 1.9％、Mg 1.2％、Mn 1.5％，Ti4.8％、Cr3.2％、CeO21.3％，SiC陶瓷颗粒15％，剩余成分为Al，并进行混合、球磨、气雾化和干燥处理；
[0012]五号粉末，按质量份数：Si 1.9％、Mg 1.2％、Mn 1.5％，Ti4.8％、Cr3.2％、CeO21.3％，SiC陶瓷颗粒20％，剩余成分为Al，并进行混合、球磨、气雾化和干燥处理；
[0013]该熔覆铝基
‑
SiC梯度涂层的成型过程如下：
[0014]第一步，对铝合金制动盘双侧制动面进行车削、打磨去除氧化膜，预热处理；
[0015]第二步，利用同轴送粉方式或者同步送粉方式在铝合金制动盘表层按逆时针方向进行一号粉末熔覆，该一号粉末的熔覆工艺参数为：激光功率1400w、送粉速度2L/min、光斑直径2mm、扫描速度600mm/min，以形成涂层厚度为500μm的一号合金粉熔覆层，待第一层熔覆结束冷却后，对一号粉熔覆层进行表面喷砂处理，喷砂处理后，清洗待用；
[0016]第三步，在一号粉熔覆层表面按顺时针方向进行表面熔覆二号粉末，该二号粉末熔覆工艺参数为：激光功率2000w、送粉速度3L/min、光斑直径2mm、扫描速度500mm/min，以形成涂层厚度为400μm的二号合金粉熔覆层，熔覆后，进行喷砂与清洗；
[0017]第四步，三号粉末、四号粉末与五号粉末熔覆时重复二号粉末的过程，熔覆工艺参数同二号粉末熔覆工艺参数，且相邻熔覆层熔覆路径方向相反，形成三号合金粉熔覆层、四号合金粉熔覆层和五号合金粉熔覆层。
[0018]进一步地，所述铝合金制动盘的双侧制动面同步进行熔覆制备。
[0019]进一步地，所述铝合金制动盘的双侧制动面采用单侧熔覆制备，然后再进行另一侧单侧熔覆制备的方式进行制备。
[0020]进一步地，第二步中，所述喷砂处理工艺参数为：喷砂颗粒为50μm、压强为0.4Mpa。
[0021]进一步地，每一层合金粉熔覆层中的粉末熔覆路径为自外向内的螺旋行进路线。
[0022]进一步地，一号至五号合金粉熔覆层具有相同的螺旋起始点。
[0023]进一步地，一号至五号合金粉熔覆层的起始点彼此等间隔存在。
[0024]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过改进一种加工技术(选区激光熔覆技术—SLM)，在制动盘表面熔覆SiC陶瓷颗粒多层梯度复合涂层，利用每一层熔覆层的相容性，进行制动盘的耐磨层进行制备，使其每一层都达到不同的服役功能的目的，并利用每一层涂层材料的梯度性，将陶瓷颗粒包附在涂层中，使得涂层质量得到提高，另一方面，只利用一种技术设备，可降低企业生产的设备、人力物力等成本，提高生产效率。
附图说明
[0025]图1为熔覆层逆时针螺旋走向示意图。
[0026]图2为熔覆层顺时针螺旋走向示意图。
[0027]图3铝合金制动盘的局部断面熔覆层示意图。
[0028]图4为熔覆层金相图。
[0029]图5为五层熔覆层的起始点示意。
[0030]图6为五层熔覆层的起始点示意。
[0031]图7为五层熔覆层的起始点示意。
[0032]图8为五层熔覆层的起始点示意。
[0033]图中：1、铝合金制动盘基体，2、一号合金粉熔覆层，3、二号合金粉熔覆层，4、三号合金粉熔覆层，5、四号合金粉熔覆层，6、五号合金粉熔覆层。
具体实施方式
[0034]本实施例，基于该耐磨层的制备工艺进行详细说明，具体来说，涉及一种在铝合金制动盘表面利用激光熔覆技术，并通过对熔覆过程中的Al基合金粉末进行分批次组合、按梯度进行熔覆的技术。
[0035]关于梯度功能分布的Al基合金粉末描述：
[0036]一号粉末本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.铝合金制动盘表面熔覆功能梯度涂层的制备方法，包括铝合金制动盘以及设置在该铝合金制动盘双侧制动面的熔覆铝基
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SiC梯度涂层，其特征在于，首先准备五种不同配比的铝基合金粉末，其中，一号粉末，按质量份数：Si 1.9％、Mg 1.2％、Mn 1.5％，Ti4.8％、Cr3.2％、CeO21.3％，剩余成分为Al，并进行混合、球磨、气雾化和干燥处理；二号粉末，按质量份数：Si 1.9％、Mg 1.2％、Mn 1.5％，Ti4.8％、Cr3.2％、CeO21.3％，SiC陶瓷颗粒5％，剩余成分为Al，并进行混合、球磨、气雾化和干燥处理；三号粉末，按质量份数：Si 1.9％、Mg 1.2％、Mn 1.5％，Ti4.8％、Cr3.2％、CeO21.3％，SiC陶瓷颗粒10％，剩余成分为Al，并进行混合、球磨、气雾化和干燥处理；四号粉末，按质量份数：Si 1.9％、Mg 1.2％、Mn 1.5％，Ti4.8％、Cr3.2％、CeO21.3％，SiC陶瓷颗粒15％，剩余成分为Al，并进行混合、球磨、气雾化和干燥处理；五号粉末，按质量份数：Si 1.9％、Mg 1.2％、Mn 1.5％，Ti4.8％、Cr3.2％、CeO21.3％，SiC陶瓷颗粒20％，剩余成分为Al，并进行混合、球磨、气雾化和干燥处理；该熔覆铝基
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SiC梯度涂层的成型过程如下：第一步，对铝合金制动盘双侧制动面进行车削、打磨去除氧化膜，预热处理；第二步，利用同轴送粉方式或者同步送粉方式在铝合金制动盘表层按逆时针方向进行一号粉末熔覆，该一号粉末的熔覆工艺参数为：激光功率1400w、送粉速度2L/min、光斑直径2...

【专利技术属性】
技术研发人员：时晓宇，王守仁，王高琦，温道胜，杨学锋，李金坤，李重阳，刘立华，潘超，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：