一种耐磨铝合金的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种耐磨铝合金的制备工艺，包括以下步骤：S1：在保护气氛下采用光纤毫秒方波脉冲激光对步骤S1所得的铝合金基体进行激光熔凝处理；S2：将耐磨合金粉末和金属氧化物陶瓷粉末均匀混合后作为喷射粒子源，采用等离子喷涂技术在经步骤S1处理后的铝合金基体上喷涂耐磨层。该工艺能显著提高耐磨涂层的均匀性及与铝合金基体的结合强度，从而提高铝合金基体的耐磨性和使用寿命。金基体的耐磨性和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨铝合金的制备工艺


[0001]本专利技术涉及铝制品表面处理
，尤其涉及一种耐磨铝合金的制备工艺。

技术介绍

[0002]铝合金具有密度小、比强度高、导电导热性能优良、塑性和成型性好、易加工等诸多优点，在航空航天、轨道交通、建筑、生物医药等领域均具有广阔的应用前景。但但随着科学技术的不断发展，对铝合金表面功能性的要求也在不断提高，受其硬度低、耐磨损性能差的影响，限制了其的进一步推广应用。采用耐磨涂层在一定程度上可提高零件的表面硬度，但目前的涂层均存在涂层均匀性差及与铝合金基体结合强度差的缺陷。在基材与涂层之间添加过渡层是解决上述问题的一种常见方法。但受过渡层种类、厚度及其结构设计较为复杂的影响，涂层在获得低残余应力的同时，往往会显著损害涂层整体的韧性以及膜基协调变形的能力，导致与铝合金基体之间的结合力未能提升。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种耐磨铝合金的制备工艺，可显著提高耐磨涂层的均匀性及与铝合金基体的结合强度，从而提高铝合金基体的耐磨性和使用寿命。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种耐磨铝合金的制备工艺，包括以下步骤：
[0006]S1：在保护气氛下采用光纤毫秒方波脉冲激光对步骤S1所得的铝合金基体进行激光熔凝处理；
[0007]S2：将耐磨合金粉末和金属氧化物陶瓷粉末均匀混合后作为喷射粒子源，采用等离子喷涂技术在经步骤S1处理后的铝合金基体上喷涂耐磨层。r/>[0008]进一步地，所述激光熔凝处理中，方波的峰值功率为500
‑
1000W，脉冲频率为50HZ
‑
100HZ，占空比为0.4
‑
0.6；平均激光功率为500
‑
800W，扫描速度为8
‑
10mm/s。
[0009]进一步地，激光波长为1.06μm，光斑直径为1
‑
2mm，搭接率为30
‑
50％。
[0010]进一步地，所述激光熔凝处理在惰性气体下进行，所述惰性气体的载气流量为10
‑
15L/min。
[0011]进一步地，所述等离子喷涂的工艺参数如下：喷涂距离为80
‑
100mm，送粉率为60
‑
65g/min，氩气流量为30
‑
40L/min，氢气流量为7
‑
9L/min，电流为50
‑
55A，电压为60
‑
65V。
[0012]进一步地，所述耐磨合金粉末为Ni
‑
Al合金粉末。
[0013]进一步地，金属氧化物陶瓷粉末中的金属氧化物为氧化铝、氧化铍、二氧化钛、尖晶石、莫来石中的至少一种。
[0014]进一步地，所述耐磨合金粉末与金属氧化物陶瓷粉末的质量比为2
‑
3∶1。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0016]本专利技术先通过激光熔凝技术，消除铝合金基材中大尺寸的金属间化合物，细化凝
固组织，抑制Cu元素偏析，金属间化合物和Cu偏析是阻碍耐磨层沉积的主要因素，再通过等离子喷涂技术在经激光熔凝处理过的铝合金基材表面沉积耐磨涂层。由于通过激光熔凝处理，等离子喷涂耐磨层顺利形成，提高了耐磨层的均匀性以及与基体之间的结合力，从而铝合金基体的耐磨性和使用寿命得以显著提高。
具体实施方式
[0017]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，以下结合具体优选的实施例对本专利技术进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0018]实施例1：
[0019]本实施例的耐磨铝合金的制备工艺，包括以下步骤：
[0020]S1：在氩气气氛下采用光纤毫秒方波脉冲激光对铝合金基材表面进行激光熔凝处理，以形成熔凝组织层。其中，激光光源波形调制为方波，方波的参数为：峰值功率：900W，脉冲频率：80HZ，占空比：0.4。激光表面熔凝工艺参数如下：激光波长1.06微米，平均激光功率为600W，扫描速度为8mm/s，搭接率为50％，光斑直径为1mm，氩气载气流量15L/min。通过激光熔凝技术，可消除基材中大尺寸的金属间化合物，细化凝固组织，抑制Cu元素偏析，从而有利于后续耐磨层的均匀附着，并有利于提高后续耐磨层与基体的结合强度。
[0021]S2：将粒径为50
‑
70μm的Ni
‑
Al合金粉末和粒径为30
‑
35μm的二氧化钛陶瓷粉末均匀混合，其中，Ni
‑
Al合金粉末和二氧化钛陶瓷粉末的质量比为2∶1。所得的混合粉末送入等离子喷涂系统中。开启等离子喷涂系统，通过直流电驱动的等离子电弧作为热源，将混合粉末加热到熔融或半熔融状态，并以高速喷向经过激光熔凝处理的工件表面，冷却后形成均匀附着且附着牢固的金属与陶瓷复合的耐磨层。其中，等离子喷涂的工艺参数如下：喷涂距离为100mm，送粉率为60g/min，氩气流量为30L/min，氢气流量为8L/min，电流为50A，电压为65V。
[0022]实施例2：
[0023]本实施例的耐磨铝合金的制备工艺，包括以下步骤：
[0024]S1：在氩气气氛下采用光纤毫秒方波脉冲激光对铝合金基材表面进行激光熔凝处理，以形成熔凝组织层。其中，激光光源波形调制为方波，方波的参数为：峰值功率：900W，脉冲频率：90HZ，占空比：0.4。激光表面熔凝工艺参数如下：激光波长1.06微米，平均激光功率为500W，扫描速度为9mm/s，搭接率为50％，光斑直径为1mm，氩气载气流量15L/min。
[0025]S2：将粒径为50
‑
70μm的Ni
‑
Al合金粉末和粒径为30
‑
35μm的尖晶石陶瓷粉末均匀混合，其中，Ni
‑
Al合金粉末和尖晶石陶瓷粉末的质量比为3∶1。所得的混合粉末送入等离子喷涂系统中。开启等离子喷涂系统，通过直流电驱动的等离子电弧作为热源，将混合粉末加热到熔融或半熔融状态，并以高速喷向经过激光熔凝处理的工件表面，冷却后形成均匀附着且附着牢固的金属与陶瓷复合的耐磨层。其中，等离子喷涂的工艺参数如下：喷涂距离为90mm，送粉率为60g/min，氩气流量为40L/min，氢气流量为7L/min，电流为55A，电压为60V。
[0026]实施例3：
[0027]本实施例的耐磨铝合金的制备工艺，包括以下步骤：
[0028]S1：在氩气气氛下采用光纤毫秒方波脉冲激光对铝合金基材表面进行激光熔凝处理，以形成熔凝组织层。其中，激光光源波形调制为方波，方波的参数为：峰值功率：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨铝合金的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1：在保护气氛下采用光纤毫秒方波脉冲激光对步骤S1所得的铝合金基体进行激光熔凝处理；S2：将耐磨合金粉末和金属氧化物陶瓷粉末均匀混合后作为喷射粒子源，采用等离子喷涂技术在经步骤S1处理后的铝合金基体上喷涂耐磨层。2.根据权利要求1所述的耐磨铝合金的制备工艺，其特征在于，所述激光熔凝处理中，方波的峰值功率为500
‑
1000W，脉冲频率为50HZ
‑
100HZ，占空比为0.4
‑
0.6；平均激光功率为500
‑
800W，扫描速度为8
‑
10mm/s。3.根据权利要求2所述的耐磨铝合金的制备工艺，其特征在于，激光波长为1.06μm，光斑直径为1
‑
2mm，搭接率为30
‑
50％。4.根据权利要求3所述的耐磨铝合金的制备工艺，其特征在于，所述激光熔凝处理在惰性气体下进行，所述惰性气体的载气流...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗学军，潘文五，王凯龙，
申请(专利权)人：湖南特辉电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：