一种TC4钛合金表面复合耐磨涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种TC4钛合金表面复合耐磨涂层及其制备方法，耐磨涂层包括过渡层和面层；过渡层通过激光熔覆附着于TC4钛合金表面，面层通过激光熔覆附着于过渡层；过渡层包括70～90％TC4颗粒和10～30％WC颗粒；面层包括50～70％TC4颗粒和30～50％WC颗粒。所述TC4钛合金表面复合耐磨涂层设置了过渡层和面层，而过渡层的WC颗粒含量小于面层的WC颗粒含量；过渡层的TC4颗粒的含量更多，由于基体材料也为TC4钛合金，在激光熔覆时，熔覆性能和效果会更好，结合韧性更佳可增强过渡层与TC4钛合金表面的结合力。而面层的WC颗粒的含量更多，可增强面层耐磨性能；由于过渡层和面层使用熔覆材料相同，过渡层和面层的结合力和韧性更好。过渡层和面层的结合力和韧性更好。过渡层和面层的结合力和韧性更好。

【技术实现步骤摘要】
一种TC4钛合金表面复合耐磨涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及TC4钛合金表面处理
，尤其涉及一种TC4钛合金表面复合耐磨涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]TC4钛合金又称Ti
‑
6Al
‑
4V，是一种(α+β)相双相钛合金，广泛应用于航天航空、船舶、石油化工、军工、医疗生物等领域。TC4钛合金具有比强度高、生物相容性好等优点，但TC4钛合金也存在硬度低、耐磨性差、摩擦系数高、高温易氧化、加工变形抗力大等缺点，使TC4钛合金的应用受到限制，因此，为了增大TC4钛合金的应用范围，在现有技术中，通常对TC4钛合金表面进行改性处理，以增强TC4钛合金的性能。
[0003]目前，主要在TC4钛合金的表面进行激光熔覆，激光熔覆的材料主要有金属粉末、陶瓷粉末、金属
‑
陶瓷复合粉末三种，一般陶瓷材料耐磨性强、硬度高、化学稳定性好，但脆性较大，限制了其许多应用。而一般金属材料硬度和耐磨性较差，但具有一定的塑韧性。而金属
‑
陶瓷复合粉末综合性能更佳，可将陶瓷耐磨性强的特点和金属韧性好的优点结合到一起。但现有激光熔覆的涂层与TC4钛合金基体相容性差，涂层容易崩裂或剥落。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提出一种TC4钛合金表面复合耐磨涂层及其制备方法，以解决上述激光熔覆涂层与TC4钛合金基体相容性差，涂层容易崩裂或剥落问题。
[0005]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种TC4钛合金表面复合耐磨涂层，包括过渡层和面层；所述过渡层通过激光熔覆附着于TC4钛合金表面，所述面层通过激光熔覆附着于所述过渡层；
[0007]所述过渡层的原料按照重量百分比计，包括以下组分：70～90％TC4颗粒和10～30％WC颗粒；所述面层的原料按照重量百分比计，包括以下组分：50～70％TC4颗粒和30～50％WC颗粒。
[0008]所述TC4钛合金表面复合耐磨涂层中，还包括一层或以上的增强层，所述增强层位于所述过渡层和面层之间，所述增强层的原料按照重量百分比计，包括以下组分：60～70％TC4颗粒和30～40％WC颗粒，所述增强层的TC4颗粒重量百分比小于过渡层的TC4颗粒重量百分比，所述增强层的TC4颗粒重量百分比大于过渡层的TC4颗粒重量百分比。
[0009]所述TC4钛合金表面复合耐磨涂层中，所述WC颗粒的粉末粒度为50～150μm，所述TC4颗粒的粉末粒度为50～120μm。
[0010]所述TC4钛合金表面复合耐磨涂层中，所述过渡层和面层的总厚度为4～7mm。
[0011]本专利技术还提供了一种TC4钛合金表面复合耐磨涂层的制备方法，用于制备上述的TC4钛合金表面复合耐磨涂层，包括以下步骤：
[0012]预处理：清理TC4钛合金表面，进行干燥、烘干，得到TC4钛合金基材；
[0013]称取TC4颗粒和WC颗粒：烘干TC4颗粒和WC颗粒，按照过渡层的配比称取TC4颗粒和
WC颗粒，并混合，得到过渡层粉末；再按照面层的配比称取TC4颗粒和WC颗粒，并混合，得到面层粉末；
[0014]第一次激光熔覆：通入保护气体，向TC4钛合金基材输送过渡层粉末，并对TC4钛合金基材进行第一次激光熔覆，在TC4钛合金基材的表面形成过渡层，得到过渡TC4钛合金基材；
[0015]第二次激光熔覆：通入保护气体，向过渡TC4钛合金基材输送面层粉末，并对过渡TC4钛合金基材进行第二次激光熔覆，在过渡层的表面形成面层，得到TC4钛合金表面复合耐磨涂层。
[0016]所述TC4钛合金表面复合耐磨涂层的制备方法中，在所述第一次激光熔覆和第二次激光熔覆的步骤中，激光功率2100～2300W，输出连续波长为750～1070nm，光斑直径1.2mm～7mm。
[0017]所述TC4钛合金表面复合耐磨涂层的制备方法中，在所述第一次激光熔覆和第二次激光熔覆的步骤中，输送过渡层粉末或面层粉末的气流量设置为4～6L/min，保护气设置为9～10L/min，过渡层粉末的送粉量为3.6～3.8r/min，面层粉末的送粉量为4.0～4.2r/min，所述保护气体和激光送粉器的送粉气体为纯度99.999％的氩气和氦气。
[0018]所述TC4钛合金表面复合耐磨涂层的制备方法中，在所述预处理步骤中，清理TC4钛合金表面的步骤包括：打磨TC4钛合金的表面，并用丙酮除油；再置于300℃进行28～35min预热。
[0019]本专利技术中的一个技术方案可以具有以下有益效果：
[0020]所述TC4钛合金表面复合耐磨涂层设置了过渡层和面层，而过渡层的WC颗粒含量小于面层的WC颗粒含量；过渡层的TC4颗粒的含量更多，由于基体材料也为TC4钛合金，在激光熔覆时，熔覆性能和效果会更好，结合韧性更佳，可增强过渡层与TC4钛合金表面的结合力。而面层的WC颗粒的含量更多，可增强面层的耐磨性能；由于过渡层和面层使用的熔覆材料相同，只是具体含量不同，在激光熔覆时，过渡层和面层的结合力和韧性更好。
附图说明
[0021]图1是本专利技术中实施例1的TC4钛合金表面复合耐磨涂层与TC4钛合金基材的界面结合情况的显微图；
[0022]图2是本专利技术中实施例2的TC4钛合金表面复合耐磨涂层与TC4钛合金基材的界面结合情况的显微图；
[0023]图3是本专利技术中实施例2的TC4钛合金表面复合耐磨涂层中下部分的金相显微组织图；
[0024]图4是本专利技术中实施例2的TC4钛合金表面复合耐磨涂层中上部分的金相显微组织图；
[0025]图5是本专利技术中实施例2的TC4钛合金表面复合耐磨涂层的局部放大图。
具体实施方式
[0026]下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。为了便于理解本专利技术，下面对本专利技术进行更全面的描述。本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所
描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0027]实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0028]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0029]请参照图1～5，本专利技术提供了一种TC4钛合金表面复合耐磨涂层，包括过渡层和面层；所述过渡层通过激光熔覆附着于TC4钛合金表面，所述面层通过激光熔覆附着于所述过渡层；
[0030]所述过渡层的原料按照重量百分比计，包括以下组分：70～90％TC4颗粒和10～30％WC颗粒；所述面层的原料按照重量百分比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TC4钛合金表面复合耐磨涂层，其特征在于，包括过渡层和面层；所述过渡层通过激光熔覆附着于TC4钛合金表面，所述面层通过激光熔覆附着于所述过渡层；所述过渡层的原料按照重量百分比计，包括以下组分：70～90％TC4颗粒和10～30％WC颗粒；所述面层的原料按照重量百分比计，包括以下组分：50～70％TC4颗粒和30～50％WC颗粒。2.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金表面复合耐磨涂层，其特征在于，还包括一层或以上的增强层，所述增强层位于所述过渡层和面层之间，所述增强层的原料按照重量百分比计，包括以下组分：60～70％TC4颗粒和30～40％WC颗粒，所述增强层的TC4颗粒重量百分比小于过渡层的TC4颗粒重量百分比，所述增强层的TC4颗粒重量百分比大于过渡层的TC4颗粒重量百分比。3.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金表面复合耐磨涂层，其特征在于，所述WC颗粒的粉末粒度为50～150μm，所述TC4颗粒的粉末粒度为50～120μm。4.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金表面复合耐磨涂层，其特征在于，所述过渡层和面层的总厚度为4～7mm。5.一种TC4钛合金表面复合耐磨涂层的制备方法，用于制备如权利要求1～4任一项所述的TC4钛合金表面复合耐磨涂层，其特征在于，包括以下步骤：预处理：清理TC4钛合金表面，进行干燥、烘干，得到TC4钛合金基材；称取TC4颗粒和WC颗粒：烘干TC4颗粒和WC颗粒，按照过渡层的配比称取TC4颗粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐博翰，黄健，王枫，莫健麒，彭志祥，
申请(专利权)人：广东粤科新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：