[发明专利]一种TC4/TiC激光熔覆复合涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种TC4/TiC激光熔覆耐磨、耐腐蚀的复合涂层的制备方法，所述TC4/TiC激光熔覆耐磨、耐腐蚀复合涂层是以纯钛板为基本，其中，复合涂层由以下重量份的组份制得：TiC粉末0~38份、TC4钛合金粉末65~75份。本发明通过预处理将基体表面清洁后，将混合粉末通过同轴送粉激光熔覆的方式熔覆于基体表面，并于室温条件下快速冷却形成一层耐磨、耐腐蚀的复合涂层。本发明提供的制备方法工艺简单，大大节省了原材料，降低了成本，而且各制备环节精准易控，制备出的复合涂层性能稳定、质量均一可靠，适用于大规模的工业生产。

技术领域

本发明涉及激光增材制造技术领域，更具体地，涉及一种TC4/TiC激光熔覆复合涂层的制备方法。

背景技术

磨损是金属机械零件失效的较常见的一种方式。据统计，现代工业迫切需要能在恶劣磨损工况、高温、高速摩擦磨损等情况下有效工作的零件。

激光熔覆技术作为新兴的零件加工和表面改型技术中常用的工艺技术，由于其具有较低稀释率、热影响区小、与基面形成冶金结合、熔覆件扭曲变形比较小、过程易于实现自动化等优点，同时激光熔覆技术应用到表面处理上，可以极大提高零件表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀、耐疲劳等机械性能，可以极大提高材料的使用寿命，目前被广泛引用于各机械零件制造领域。

激光熔覆技术由于熔覆过程中易出现熔覆层不均匀、有气孔和开裂等现象，导致熔覆层质量不稳定，因此在国内尚未完全实现产业化。熔覆过程容易出现气孔、开裂、或者成分偏析等现象，在抗腐蚀、抗磨损等机械零件的制造领域对产品的影响尤其突出。激光熔覆过程中加热和冷却的速度极快，由于熔覆层和基体材料的温度梯度和热膨胀系数间存在差异，因此有可能在熔覆层中产生多种缺陷，主要包括气孔、裂纹、变形和表面不平度。现有的TC4钛合金激光熔覆涂层硬度不是很高，而且还会出现大量的裂纹与气孔，因此不能保证在极为严重的磨粒磨损工况下零件的使用寿命；另外，激光熔覆常用的粉末中多含有铬，因此极易对环境造成污染。

故目前亟需提供一种操作简单、安全环保、稳定性好且可获得耐磨、耐腐蚀的激光熔覆复合涂层的制备方法，进一步促进激光熔覆技术在国内的产业化发展。

发明内容

本发明主要针对现有技术中熔覆涂层不稳定、耐磨性和抗腐蚀性差的问题，提供一种工艺简单、绿色环保、耐磨、抗腐蚀的TC4/TiC激光熔覆复合涂层的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的TC4钛合金激光熔覆增强涂层的制备方法中激光熔覆的基体为纯钛板；所述复合涂层由以下重量份的组份制得：TiC粉末0～38份、TC4钛合金粉末65～75份。在非合金的状态下的纯钛板的强度跟某些钢相若，但比钢还要轻45％，纯钛板的力学性能及化学性能与不锈钢相近，比起钛合金要好，抗氧性能也较好，因此纯钛板做基本时韧性好，强度高，涂层不容易开裂，还具备优异的抗腐蚀性。

TiC含量过高，在熔覆过程中很容易出现开裂现象，而TiC粉末和TC4钛合金粉末以0～38∶65～75的质量比混合时能最大限度排出气泡，防止熔覆过程中开裂。

优选地，所述复合涂层由以下重量份的组份制得：TiC粉末20～35份、TC4钛合金粉末68～72份。

进一步地，所述TiC粉末的粒度为：30～70μm；所述TC4钛合金粉末的粒度为：40～100μm。

优选地，所述TiC粉末的粒度为：42～58μm；所述TC4钛合金粉末的粒度为：62～79μm。

粉体粒径过大，同轴送粉激光熔覆时容易造成输料管堵塞，过小则容易引起偏析严重，导致涂层性能不稳定。

本发明提供的TC4/TiC激光熔覆复合涂层的制备方法，具体包括以下制备步骤：

S1.预处理：将激光熔覆的基体表面用砂纸打磨光洁，再用有机清洗剂清洁表面；