[发明专利]一种通过激光熔覆原位制备TiC/TiB耐磨涂层的方法

说明书

本发明属于材料表面强化技术领域，具体涉及一种通过激光熔覆原位制备TiC/TiB耐磨涂层的方法。本发明以混合粉末为原料，将原料制成浆料后涂覆于基底上，干燥，然后通过激光熔覆在基底上原位生成TiC/TiB耐磨涂层；所述混合粉末以质量百分比计包括下述组分：碳化硼粉10％‑40％，纯钛粉60％‑90％。本发明所得涂层组织致密，增强相分布致密，且与基材呈现良好的冶金结合。显微硬度值可达900‑1100HV_0.2左右，耐磨性显著提高。

技术领域

本发明属于材料表面强化技术领域，具体涉及一种通过激光熔覆原位制备TiC/TiB耐磨涂层的方法。

背景技术

钛合金具有高比强度、低弹性模量、优异的抗腐蚀性以及良好的生物相容性等特点，被广泛应用于航空航天、石油化工、生物医学工程等领域。但是钛合金硬度低，塑性剪切抗力较低，摩擦系数大，摩擦磨损性能差限制了其应用。

为保证钛合金优良力学性能的同时提高的耐磨性，可采用一些表面改性处理方法，如微弧氧化、等离子喷涂、物理气相沉积等，对钛合金表面进行处理。但这些方法所得到的耐磨涂层存在涂层薄、晶粒粗大、与基体结合强度差等缺点。

激光熔覆技术是常用于金属材料表面改性和强化加工的一种快速制造技术，其原理是在高能激光束的照射下，预涂覆在基体表面的粉末材料迅速熔化，同时基体的表面微熔，在激光束离开后又迅速凝固，界面形成牢固的冶金结合，从而保证了涂层与基体的结合强度，控制涂层晶粒尺寸及表面质量，而且获得的涂层厚度较大。

TiC和TiB均具有高硬度、较低的相对密度、优良的化学稳定性和耐腐蚀性等特点，是理想的陶瓷材料。原位反应技术是通过自生反应放热，各元素或组元间原位合成化合物，这种方法既解决了传统加入方法中陶瓷相和基体间润湿性差、结合力弱等难题，也解决了陶瓷相在熔覆过程中产生裂纹，气孔等缺陷的问题，且陶瓷相组织均匀细小，制备的复合材料的性能优于外加陶瓷颗粒法。因此，在钛合金表面面激光熔覆不同粒径Ti+B₄C粉末原位制备TiC/TiB耐磨涂层，可以极大程度上提高钛合金耐磨性。

有学者以钛粉、炭化硼、石墨和镍粉为原材料，使用反应热喷涂技术在45#钢表面制备TiC-TiB₂-Ni涂层，结果表明，涂层的硬度低，结合强度差。本发明所制备的涂层与基体产生良好的冶金结合，具有很强的结合强度，涂层致密，有较高的硬度，能明显改善基体表面的耐磨性，提高基体表面硬度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术所制备涂层的涂层易开裂、涂层中晶粒粗大、涂层与基体结合强度差等不足，提供一种通过激光熔覆原位制备TiC/TiB耐磨涂层的方法。

本发明一种通过激光熔覆原位制备TiC/TiB耐磨涂层的方法；以混合粉末为原料，通过激光熔覆在基底上原位生成TiC/TiB耐磨涂层；所述混合粉末以质量百分比计包括下述组分：

碳化硼粉10％-40％，纯钛粉60％-90％。

本发明一种通过激光熔覆原位制备TiC/TiB耐磨涂层的方法；所述碳化硼粉末粒径为：500nm-3μm，纯钛粉粒径为：1-8μm。

作为优选方案，本发明一种通过激光熔覆原位制备TiC/TiB耐磨涂层的方法；

按设计组分配取碳化硼粉、纯钛粉后，将二者混合均匀后加入溶液中，继续搅拌至混合均匀，得到浆料，再将浆料涂覆在表面清洁干燥的基底上，干燥，干燥后，得到带有预设涂层的基底，采用激光熔覆对基底上的预设涂层进行处理，得到TiC/TiB耐磨涂层；所述浆料中，按质量比，(碳化硼粉+纯钛粉)：溶液＝0.3-0.5g:1-2g；所述溶液选自聚乙烯醇水溶液、甲基纤维素粘结剂、水玻璃中的至少一种。优选为聚乙烯醇水溶液。所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的浓度为1-3％VOL。