[发明专利]一种金属基/金刚石激光复合涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种金属基/金刚石激光复合涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)利用球磨法将高硬度金属粉末和金刚石粉末混合均匀形成复合粉末；所述高硬度金属粉末的硬度＞50HRC，高硬度金属粉末形状为球形或类球形，粉末粒度为10～20μm；金刚石粉末为不规则形状，粉末粒度为30～50μm；所述高硬度金属粉末为Ni55、Ni50、Ni60或stellite20；

2)将球磨好的复合粉末在还原炉中还原；

3)对基体进行预处理；

4)利用脉冲激光毛化技术对基体表面进行处理以提高表面粗糙度；采用连续激光辅助冷喷涂的方法在经过脉冲激光毛化处理的基体上同步沉积高硬度金属基/金刚石复合涂层；其中，脉冲激光光斑在前，喷涂粉斑在后，两者间隔小于15mm，连续激光光斑与喷涂粉斑重合，连续激光光束与冷喷涂喷嘴之间的夹角为20～30°，脉冲激光光斑、连续激光光斑、喷涂粉斑三者保持同步移动，移动速度为30～50mm/s；脉冲激光的能量密度为10⁴～10⁸W/cm²，脉宽为0.5～2ms，波长为1460～1610nm，半导体连续激光的能量密度为3～5×10⁵W/cm²，波长为960～1064nm，半导体连续激光的输出功率通过闭环反馈控温模式实时调整，沉积温度依据高硬度金属粉末的熔点来选择，低于金属粉末的熔点，使其软化但不熔化；冷喷涂工艺参数为载气压力2～3MPa，载气预热温度300～600℃，喷涂距离15～40mm，送粉量40～80g/min，载气为压缩空气或氮气中的一种。

2.根据权利要求1所述的一种金属基/金刚石激光复合涂层的制备方法，其特征在于，所述高硬度金属粉末为镍基粉末、钴基粉末中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种金属基/金刚石激光复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，球磨法采用行星式球磨混合，球料比为30～100:1，球磨转速为200～600r/min，球磨时间为2～24h，球磨气氛为氮气或氩气。

4.根据权利要求1所述的一种金属基/金刚石激光复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，球磨法采用振动式球磨混合，球料比为30～100:1，振动频率为1200r/min，球磨时间为20～60min，球磨气氛为氮气或氩气。

5.根据权利要求1所述的一种金属基/金刚石激光复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，复合粉末的还原在马弗炉中进行，还原气氛为氢气，还原时间为30min，还原温度为200～400℃。

6.根据权利要求1所述的一种金属基/金刚石激光复合涂层的制备方法，其特征在于，所述基体为任意形状的铁基材料，基体预处理方法为超声波表面清洗。

7.采用权利要求1至6中任一项所述的制备方法制备的金属基/金刚石激光复合涂层，其特征在于：采用高硬度金属粉末作为金刚石复合涂层粘结相；复合涂层厚度超过1mm，涂层中金刚石体积比超过45％。