零件及其涂层制备方法技术

本公开提供了一种零件及其涂层制备方法。涂层包括粘结层和工作层，涂层制备方法包括：根据试验或仿真得到的第一粘结层试样的表面形貌参数与试验或仿真得到第一粘结层试样时所采用的工艺参数的对应关系，获取使粘结层的表面形貌参数达到预设值的工艺参数的目标值；采用目标值作为涂覆粘结层的工艺参数，在零件的基体的表面涂覆粘结层，以使粘结层的表面形貌参数达到预设值；和在粘结层的表面涂覆工作层涂层制备方法。本公开提供的零件及其涂层制备方法利于高效地制备高质量、高性能的复合涂层。层。层。

【技术实现步骤摘要】
零件及其涂层制备方法


[0001]本公开涉及材料表面处理
，特别涉及一种零件及其涂层制备方法。

技术介绍

[0002]工程机械的主机产品中，液压执行元件等重要的部件在严苛环境中的服役性能直接影响主机产品的整体性能。例如，对于海洋工程装备中的液压缸，其活塞杆不仅处于高盐、高湿等腐蚀环境，而且长期承受海浪等产生的交变载荷的往复冲击。为了使这些重要的零部件兼具高耐蚀、高耐磨、高抗疲劳等服役性能，可以通过在零件的基体上涂覆复合涂层以防止基体直接暴露于严苛环境中。然而，复合涂层和基体之间以及复合涂层内部均可能存在机械结合形式的结合面，容易因结合强度不足造成复合涂层部分或整体脱落。

技术实现思路

[0003]本公开的目的在于提供一种零件及其涂层制备方法，以高效地制备高质量、高性能的复合涂层。
[0004]本公开第一方面提供零件的涂层制备方法，所述涂层包括粘结层和工作层，所述涂层制备方法包括：
[0005]根据试验或仿真得到的第一粘结层试样的表面形貌参数与试验或仿真得到所述第一粘结层试样时所采用的工艺参数的对应关系，获取使所述粘结层的表面形貌参数达到预设值的所述工艺参数的目标值；
[0006]采用所述目标值作为涂覆所述粘结层的工艺参数，在所述零件的基体的表面涂覆所述粘结层，以使所述粘结层的表面形貌参数达到所述预设值；和
[0007]在所述粘结层的表面涂覆所述工作层。
[0008]根据本公开的一些实施例，根据试验或仿真得到的第一粘结层试样的表面形貌参数与试验或仿真得到所述第一粘结层试样时所采用的工艺参数的对应关系，获取使所述粘结层的表面形貌参数达到预设值的所述工艺参数的目标值包括：
[0009]采用不同的所述工艺参数制备多个所述第一粘结层试样；
[0010]获取多个所述第一粘结层试样的所述表面形貌参数；
[0011]根据多个所述第一粘结层试样的所述工艺参数和多个所述第一粘结层试样的表面形貌参数，拟合用于表示所述工艺参数与所述粘结层的表面形貌参数的对应关系的所述第一数学模型；
[0012]根据所述零件对所述涂层的力学性能要求，确定所述粘结层的表面形貌参数的所述预设值；和
[0013]根据所述第一数学模型和所述粘结层的表面形貌参数的所述预设值，获取所述工艺参数的目标值。
[0014]根据本公开的一些实施例，所述涂层制备方法还包括：
[0015]获取试验或仿真得到的第二粘结层试样和试验或仿真得到的工作层试样的结合
强度以及所述第二粘结层试样的表面形貌参数的对应关系，以评价所述粘结层的所述表面形貌参数对所述粘结层和所述工作层的结合强度的影响。
[0016]根据本公开的一些实施例，获取试验或仿真得到的第二粘结层试样和试验或仿真得到的工作层试样的结合强度以及所述第二粘结层试样的表面形貌参数的对应关系包括：
[0017]制备多个具有不同的所述表面形貌参数的所述第二粘结层试样；
[0018]在多个所述第二粘结层试样的表面结合所述工作层试样；
[0019]获取多个所述第二粘结层试样与所述工作层试样的结合强度；和
[0020]根据多个所述第二粘结层试样的表面形貌参数以及所述第二粘结层试样与所述第二工作层试样的结合强度，拟合用于表示第二粘结层的表面形貌参数与所述第二粘结层和所述工作层的结合强度的对应关系的第二数学模型。
[0021]根据本公开的一些实施例，所述表面形貌参数包括表面均方根偏差S
q
和表面均方根坡度S
Δq
。
[0022]根据本公开的一些实施例，所述第二数学模型为：
[0023][0024]其中，B表示所述粘结层和所述工作层的结合强度，C、λ1、λ2、k1、k2表示拟合系数。
[0025]根据本公开的一些实施例，采用所述目标值作为涂覆所述粘结层的工艺参数，在所述零件的基体的表面涂覆所述粘结层包括：
[0026]提供制备所述粘结层所采用的涂覆材料；和
[0027]采用所述目标值将所述涂覆材料通过激光熔覆工艺涂覆于所述基体的表面，以形成所述粘结层。
[0028]根据本公开的一些实施例，所述工艺参数包括以下参数至少之一：激光功率P、扫描速度v、光斑直径d和搭接率n。
[0029]根据本公开的一些实施例，采用所述目标值将所述涂覆材料通过激光熔覆工艺涂覆于所述基体的表面包括：
[0030]将所述涂覆材料输送至所述基体的表面；和
[0031]通过第一加热源熔化输送至所述基体的表面的一部分所述涂覆材料，所述第一加热源为激光源，通过第二加热源熔化位于所述激光源在所述基体的表面形成的光斑以外的另一部分所述涂覆材料。
[0032]根据本公开的一些实施例，所述涂覆材料包括第一粉末材料和第二粉末材料，其中，所述第二粉末材料的熔点高于所述第一粉末材料的熔点。
[0033]根据本公开的一些实施例，所述第二粉末材料包括钨，钼，铌，钽，钒，锆，铼，铪中的至少一种。
[0034]根据本公开的一些实施例，将所述涂覆材料输送至所述基体的表面包括：
[0035]通过第一输送装置将所述第一粉末材料输送至所述基体的表面；
[0036]通过第二输送装置将所述第二粉末材料输送至所述基体的表面。
[0037]根据本公开的一些实施例，使所述第一输送装置与所述激光源同轴，使所述第二输送装置与所述激光源具有夹角。
[0038]根据本公开的一些实施例，将所述涂覆材料输送至所述基体的表面包括：
[0039]混合所述第一粉末材料和所述第二粉末材料；和
[0040]通过第三输送装置将混合后的所述第一粉末材料和所述第二粉末材料输送至所述基体的表面。
[0041]根据本公开的一些实施例，在所述粘结层的表面涂覆所述工作层之前，所述涂层制备方法还包括：采用焰流处理所述粘结层的表面。
[0042]根据本公开的一些实施例，在所述粘结层的表面涂覆所述工作层和在所述基体的表面涂覆所述粘结层采用同一定位基准。
[0043]根据本公开的一些实施例，所述涂层还包括封孔层，所述涂层制备方法还包括：在所述定位基准下，在所述工作层的表面涂覆所述封孔层。
[0044]根据本公开的一些实施例，所述涂层制备方法还包括：在所述定位基准下，抛光处理所述涂层的表面。
[0045]本公开第二方面提供一种零件，包括：
[0046]基体；
[0047]涂层，设置于所述基体的表面，采用本公开第一方面所述的涂层制备方法制备而成。
[0048]根据本公开的一些实施例，所述零件为活塞杆。
[0049]本公开实施例提供的零件及其涂层制备方法以工艺参数的目标值作为涂覆粘结层的工艺参数，可以根据服役环境对粘结层和工作层的结合性能的要求，直接获取具有满足该要求的表面形貌参数的粘结层，在涂覆粘接层后，无须进行车削、喷砂等工序，利于高效地制备高质量、高性能的复合涂层。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种零件的涂层制备方法，其特征在于，所述涂层包括粘结层(2)和工作层(3)，所述涂层制备方法包括：根据试验或仿真得到的第一粘结层试样的表面形貌参数与试验或仿真得到所述第一粘结层试样时所采用的工艺参数的对应关系，获取使所述粘结层(2)的表面形貌参数达到预设值的所述工艺参数的目标值；采用所述目标值作为涂覆所述粘结层(2)的工艺参数，在所述零件的基体(1)的表面涂覆所述粘结层(2)，以使所述粘结层(2)的表面形貌参数达到所述预设值；和在所述粘结层(2)的表面涂覆所述工作层(3)。2.根据权利要求1所述的涂层制备方法，其特征在于，根据试验或仿真得到的第一粘结层试样的表面形貌参数与试验或仿真得到所述第一粘结层试样时所采用的工艺参数的对应关系，获取使所述粘结层(2)的表面形貌参数达到预设值的所述工艺参数的目标值包括：采用不同的所述工艺参数制备多个所述第一粘结层试样；获取多个所述第一粘结层试样的所述表面形貌参数；根据多个所述第一粘结层试样的所述工艺参数和多个所述第一粘结层试样的表面形貌参数，拟合用于表示所述工艺参数与所述粘结层(2)的表面形貌参数的对应关系的所述第一数学模型；根据所述零件对所述涂层的力学性能要求，确定所述粘结层(2)的表面形貌参数的所述预设值；和根据所述第一数学模型和所述粘结层(2)的表面形貌参数的所述预设值，获取所述工艺参数的目标值。3.根据权利要求1所述的涂层制备方法，其特征在于，所述涂层制备方法还包括：获取试验或仿真得到的第二粘结层试样和试验或仿真得到的工作层试样的结合强度以及所述第二粘结层试样的表面形貌参数的对应关系，以评价所述粘结层(2)的所述表面形貌参数对所述粘结层(2)和所述工作层(3)的结合强度的影响。4.根据权利要求3所述的涂层制备方法，其特征在于，获取试验或仿真得到的第二粘结层试样和试验或仿真得到的工作层试样的结合强度以及所述第二粘结层试样的表面形貌参数的对应关系包括：制备多个具有不同的所述表面形貌参数的所述第二粘结层试样；在多个所述第二粘结层试样的表面结合所述工作层试样；获取多个所述第二粘结层试样与所述工作层试样的结合强度；和根据多个所述第二粘结层试样的表面形貌参数以及所述第二粘结层试样与所述第二工作层试样的结合强度，拟合用于表示第二粘结层的表面形貌参数与所述第二粘结层和所述工作层的结合强度的对应关系的第二数学模型。5.根据权利要求4所述的涂层制备方法，其特征在于，所述表面形貌参数包括表面均方根偏差S
q
和表面均方根坡度S
Δq
。6.根据权利要求5所述的涂层制备方法，其特征在于，所述第二数学模型为：其中，B表示所述粘结层(2)和所述工作层(3)的结合强度，C、λ1、λ2、k1、k2表示拟合系数。
7.根据权利要求1所述的涂层制备方法，其特征在于，采用所述目标值作为涂覆所述粘结层(2)的工...

【专利技术属性】
技术研发人员：何冰，员霄，王井，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：