[发明专利]一种ZrC-SiC/NiCrMoV热作模具钢涂层制备方法

摘要

本发明属于表面工程技术，特别是一种ZrC‑SiC/NiCrMoV热作模具钢涂层制备方法。基于碳化硅‑碳化锆材料的高硬度、耐磨性、耐蚀性和组织稳定性，NiCrMoV合金良好的自熔性及良好的润湿性及激光辅助热喷涂技术的特点，热作模具钢基材表面制备碳化硅‑碳化锆颗粒增强热作模具钢材料涂层，提高热热作模具钢的抗疲劳性、抗氧化性、耐腐蚀性、耐磨性和组织稳定性。

主权项

1.一种ZrC‑SiC/NiCrMoV热作模具钢涂层制备方法，其特征是在热作模具钢基材表面制备碳化硅‑碳化锆颗粒增强热作模具钢材料涂层，通过以下技术方案实现：（a）碳化硅‑碳化锆纳米超细粉制备：将石英砂粉末和二氧化锆粉末按照质量分数比1:1配制，加入无水乙醇并搅拌均匀，超声振荡处理5分钟‑10分钟，然后加入纳米尺寸的活性炭粉末，继续超声振荡处理10分钟‑50分钟后转移到坩埚中，然后在真空炉中1550‑1800℃高温煅烧，保温3小时，随炉冷却然后研磨；（b）配制化学成份及重量百分比为10‑18%Cr、1‑18%Mo、1‑18%V和余量为Ni组成的NiCrMoV金属粉混合物，通过机械化球磨法进行粒度细化处理，最后得到平均颗粒度为40纳米‑100纳米的超细NiCrMoV金属混合物粉末颗粒；（c）将细化后的碳化硅‑碳化锆纳米超细粉和NiCrMoV金属混合物颗粒按一定质量百分比均匀混合，形成35%ZrC‑SiC+65%NiCrMoV的混合喷涂粉末，以控制ZrC‑SiC/NiCrMoV热作模具钢材料涂层中ZrC‑SiC颗粒增强体的体积分数及涂层/界面的结合性能；（d）热作模具钢型腔表面活化：喷涂前，对热作模具钢型腔用波长为1.065微米的激光束和脉冲持续时间为8纳秒的极短脉冲蒸发型腔表面油层、分解氧化物层并通过烧蚀去除最上面的原子层，同时保护了热作模具钢基体；（e）采用激光辅助喷涂技术喷涂ZrC‑SiC+NiCrMoV混合纳米喷涂粉末， 在激光辅助喷涂过程中，激光辅助热喷涂枪用工业机器人控制，根据模具型腔加工三维实体扫描路径进行喷涂，保证喷涂质量稳定；控制激光辅助热喷涂参数使ZrC‑SiC颗粒仅表面局部融化，而NiCrMoV金属混合物粉末颗粒全部融化，实现ZrC‑SiC/NiCrMoV颗粒增强热作模具钢材料涂层的制备；等离子喷涂参数为:电流390‑450A；主气Ar 45L/min‑48 L/min；次气H2 1L/min‑48 L/min；送粉速度30g/min‑50 g/min；喷涂距离60 mm ‑80mm；喷涂速度为110 mm/s ‑130mm/s。