[发明专利]一种提高陶瓷复合涂层耐磨性能的制备方法

权利要求书

1.一种提高陶瓷复合涂层耐磨性能的制备方法，通过激光辅助溶胶-凝胶法，利用碳热还原反应在45钢基体表面制备TiC强化涂层，原位合成强化相TiC并弥散在强化表层，极大提高基体材料的耐磨性。

2.根据权利要求1所述的一种提高陶瓷复合涂层耐磨性能的制备方法，采用的基体材料为工业中应用广泛的45钢，调质态，调质处理后洛氏硬度为20 HRC左右，切取试样尺寸为50 mm×30 mm×2 mm。

3.根据权利要求1所述的要求，采用液相法中的溶胶一凝胶法制备水合TiO₂／C复合粉体，该复合粉末的特点是石墨和水合二氧化钛结合紧密，以利于接下来在激光处理过程中碳热还原反应的充分进行。

4.根据权利要求1所述的要求，本发明溶胶一凝胶法制备TiO₂粒子的过程是钛醇盐经过水解和缩合反应而实现的，其中水解反应由以下4步反应组成：

Ti(OC₄H₉)₄+H₂0→Ti(OC₄H₉)₃(OH)+C₄H₉OH (1)

Ti(OC₄H₉)₃(OH)+H₂O→Ti(OC₄H₉)₂(OH)₂+C₄H₉OH (2)

Ti(OC₄H₉)₂(OH)₂+H₂O→Ti(OC₄H₉)(OH)₃+C₄H₉OH (3)

Ti(OC₄H₉)(OH)₃+H₂O→Ti(OC₄H₉)₄+C₄H₉OH (4)

水解反应是分步进行的，分别为脱水反应和脱醇反应，脱水反应步骤为：

≡Ti–OH+HO–Ti→≡Ti–O–Ti≡+H₂O (5)

Ti–O–C₄H₉+ HO–Ti→≡Ti–O–Ti≡+C₄H₉OH (6)。

5.根据权利要求1所述的要求，本发明在45钢基体表面制备预置涂层前，需要对基体进行预处理，除去试样表面的氧化皮及油污等物质，保证基体与涂层直接接触，为最终得到性能良好的激光处理层做准备，预处理包括以下步骤：砂轮打磨、砂纸抛光、化学清洗等，其中化学清洗最关键，本实验利用现有设备，在磁力搅拌器中搅拌，机械搅拌时间为5分钟，清洁剂选用无水乙醇。

6.根据权利要求1所述的要求，本发明将制备好的复合粉体碾磨、烘干后，用电子天平称取适量放入烧杯中，然后取一定量的去离子水加入烧杯中，制备成胶状涂料待用；将胶状涂料刷涂到经预处理的基体表面，涂层厚度为0.1～0.2mm。

7.根据权利要求1所述的要求，本发明采用脉冲Nd:YAG激光器对预置有复合粉体的45钢试板表面进行激光表面强化处理，所用激光器与第二章、第三章中的相同，为防止氧化，在自制的氩气保护箱中进行激光强化处理。

8.根据权利要求1所述的要求，本发明由于涂层中含有石墨，具有很强的吸光特性，因此材料对激光的吸收率可以保证，不需要另外添加吸光涂料，激光表面强化处理时，采用的光斑直径为3.5 mm，其他激光参数为电流200～280 A、脉宽2.5 ms、频率18～25 Hz、扫描速度50～200 mm／min。