一种激光熔覆制备高铁轴承用高熵涂层的方法技术

本发明专利技术公开了一种激光熔覆制备高铁轴承用高熵涂层的方法，采用激光熔覆技术在轴承钢表面制备

【技术实现步骤摘要】
一种激光熔覆制备高铁轴承用高熵涂层的方法


[0001]本专利技术属于表面改性
，涉及一种激光熔覆制备高铁轴承用高熵涂层的方法
。

技术介绍

[0002]高铁列车的提速与高铁轴承有很大的关系，在列车运行过程中引起的震荡不可避免地冲击着轴承，随着时间的推移，轴承表面会发生磨损，这将影响着轴承的使用寿命，轴承使用寿命的提升可以通过表面强化技术来实现
。
在众多表面处理技术中，激光熔覆技术是一种优异的表面强化技术，通过激光辐照合金粉末和基体表面，粉末和基体表面可以迅速吸收热量，导致表面快速升温熔化，在快速凝固的作用下表面形成了一层与基体冶金结合的熔覆层，这种熔覆层具有优异的表面力学性能
、
耐腐蚀性和耐疲劳性
。
[0003]中国专利技术专利
CN201711148385.6
公开了一种风电轴承用低稀释率
FeCrCoNiMoTi
高熵合金粉末及其熔覆层的制备方法，高熵合金粉末，由
Fe、Ni、Cr、Mo、Co
和
Ti
元素粉末组成，
Fe、Ni、Cr、Mo、Co
和
Ti
之间为等摩尔比
。
在进行激光熔覆时，选用基体材料为
42CrMo
钢，工艺参数为：激光功率为
1000
～
1500KW
，光斑直径为3～
6mm
，扫描速度为5～
10mm/s
，离焦量为
0mm
，保护气体气体流量为
15
～
25L/min。
本专利技术降低熔敷层稀释率，提高材料硬度和耐磨性
。
[0004]通过在轴承表面设置熔覆涂层来抵御轴承服役过程中受到的冲击磨损，而熔覆层与轴承钢之间的结合强度至关重要，现有技术中熔覆层与轴承钢之间的结合强度差，进而耐磨性差
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种激光熔覆制备高铁轴承用高熵涂层的方法，采用激光熔覆技术在轴承钢表面制备
FeCrMn
x
AlCu
涂层，
FeCrMn
x
AlCu
涂层与轴承钢基体以冶金的结合方式紧密相连，有效地提高了
FeCrMn
x
AlCu
涂层的结合强度和高温耐磨性能，提高了涂层在苛刻环境下的适应性，提高铁轴承的服役寿命，且该方法可在非真空条件下进行操作，易于实现
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种激光熔覆制备高铁轴承用高熵涂层的方法，包括以下步骤：（1）轴承钢预处理：先用砂纸对轴承钢进行打磨，并用无水乙醇擦拭轴承钢表面；随后采用激光器对轴承钢进行激光预处理，预处理工艺参数如下：激光光斑直径为
0.5~3 mm
，激光功率为
300~500 W
，激光频率为
40~50 Hz
，脉冲宽度为
0.5~10 ms
；（2）激光熔覆处理：将添加胶黏剂的高熵合金粉末涂覆于轴承表面，随后采用激光器对涂覆粉末的轴承进行激光熔覆处理，处理过程中旋转轴承以使激光扫过轴承球面任何位置，激光熔覆处理完成后用砂纸打磨毛边，得到高熵合金涂层
。
[0007]作为优选，所述步骤（2）中，高熵合金粉末的材质为
FeCrMn
x
AlCu
粉末，由
Fe、Cr、
Al、Cu、Mn
元素组成，各元素的摩尔比百分比为
Fe
：
Cr
：
Al
：
Cu
：
Mn=1~3
：
1~6
：
0.5~1
：
1~1.4
：
0.5~3。
[0008]作为优选，
FeCrMn
x
AlCu
粉末中各元素的摩尔比百分比为
Fe
：
Cr
：
Al
：
Cu
：
Mn=3
：6：1：
1.4
：
0.5~3。
[0009]作为优选，所述步骤（2）中，所述胶黏剂为合成胶水
、
环氧树脂
、
醇基酚醛树脂
、
清漆
、
硅溶胶
、
硝酸纤维素
、
醋酸纤维素中的任意一种
。
[0010]作为优选，所述步骤（2）中，激光熔覆处理的工艺参数如下：激光光斑直径为
0.5~3 mm
，激光功率为
500~800 W
，激光频率为
50~90 Hz
，脉冲宽度为
0.5~10 ms。
[0011]作为优选，所述轴承钢的材质为
8Cr4Mo4V
轴承钢
、9Cr18
轴承钢
、GCr15
轴承钢中的任意一种
。
[0012]本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术中采用激光熔覆技术在轴承钢表面制备
FeCrMn
x
AlCu
涂层，
FeCrMn
x
AlCu
涂层与轴承钢基体以冶金的结合方式紧密相连，以金属键的方式结合，结合强度高，有效地提高了
FeCrMn
x
AlCu
涂层的结合强度和高温耐磨性能，提高了涂层在苛刻环境下的适应性，提高铁轴承的服役寿命，且该方法可在非真空条件下进行操作，易于实现，且和空气接触可以在表面形成一些氧化膜有助于涂层耐磨性的提高；（2）本专利技术于制备工艺方面，在激光熔覆处理前对轴承钢进行激光预处理，目的是在能量较低的条件下使得轴承钢表面形成凹凸不平的熔坑结构，有效促进后续激光熔覆处理时涂层与轴承钢基体的咬合，凭借抛锚效应，轴承表面粗糙度越大，涂层越容易附着，咬合紧，结合力好，从而大大提高涂层与基体的结合强度，在使用过程中不易脱落，极大地改善了涂层的服役寿命；（3）本专利技术在
Fe
系高熵合金中添加
Mn
以使得涂层在磨损过程中发生氧化并生成高硬度的氧化物，且涂层中的
Mn、Fe、Al
三相形成（
Fe
‑
Mn
）
Al6三元相，具有高硬度，增加涂层的结合强度，可以抵抗一部分磨损过程中的外力，减小涂层的磨损量，有助于涂层高温耐磨性能的改善；高熵效应
、
晶格畸变
、
迟滞扩散和鸡尾酒效应，这些效应会赋予合金优异的力学性能
、
耐腐蚀性能和耐高温性能
。
[0013]本专利技术通过对高熵合金涂层的元素成分进行组合选用并配合制备工艺的改进，从而有效提高涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种激光熔覆制备高铁轴承用高熵涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）轴承钢预处理：对轴承钢进行激光预处理，预处理工艺参数如下：激光光斑直径为
0.5~3 mm
，激光功率为
300~500 W
，激光频率为
40~50 Hz
，脉冲宽度为
0.5~10 ms
；（2）激光熔覆处理：将高熵合金粉末涂覆于轴承表面，采用激光器对涂覆粉末的轴承进行激光熔覆处理
。2.
根据权利要求1所述的一种激光熔覆制备高铁轴承用高熵涂层的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，在激光预处理前，先对轴承钢进行打磨，并用乙醇对轴承钢表面进行擦拭
。3.
根据权利要求1所述的一种激光熔覆制备高铁轴承用高熵涂层的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，高熵合金粉末由
Fe、Cr、Al、Cu、Mn
元素组成，各元素的摩尔比百分比为
Fe
：
Cr
：
Al
：
Cu
：
Mn=1~3
：
1~6
：
0.5~1
：
1~1.4
：
0.5~3。4.
根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟东，许云，刘世亮，安少刚，
申请(专利权)人：中浙高铁轴承有限公司，
类型：发明
国别省市：