[发明专利]一种金属基/金刚石激光复合涂层及其制备方法

摘要

本发明公开了一种金属基/金刚石激光复合涂层及其制备方法，首先选择合适粒径和形状的高硬度金属粉末和金刚石粉末，然后利用球磨法将高硬度金属粉末和金刚石粉末混合均匀，最后采用激光毛化技术、激光热处理技术、冷喷涂技术同步复合的方法，在基体上制备复合涂层。该复合涂层厚度超过1mm，涂层中的金刚石体积含量大于45％。本发明既实现了以高硬度金属粉末作为金刚石粘结相的复合涂层的制备，又通过脉冲激光毛化处理提高了复合涂层与基体的结合强度，最终制备出稳定、优质的高硬度金属基/金刚石复合高耐磨涂层，并实现了基材表面处理与涂层沉积制备的集成化、自动化和高效化。

主权项

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。