CN105386040A - 一种在钛合金表面制备wc/石墨复合涂层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，该方法为：一、对钛合金基材进行表面预处理去除表面氧化膜；二、将碳化钨粉末和金刚石粉末混合均匀，得到混合粉末，然后向混合粉末中加入聚乙烯醇水溶液搅拌均匀，得到熔覆材料；三、将熔覆材料预置于钛合金基材表面，烘干后得到预置层；四、对具有预置层的钛合金基材表面进行激光熔覆处理，制备得到WC/石墨复合涂层。本发明通过激光熔覆处理过程产生的热量使钛合金基材表面预置层中的金刚石发生同素异构转变生成石墨，克服现有技术中不能通过激光技术制备石墨涂层的缺陷，在钛合金表面制备得到WC/石墨复合涂层，在改善钛合金表面耐磨性能的同时降低其摩擦系数。

Description

一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法
技术领域
本发明属于金属表面涂层制备技术领域，具体涉及一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法。
背景技术
钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀性能优异及相对较好的高温力学性能等特点，是航空、航海、化工及生物等工业部门应用的重要材料之一，但钛及钛合金的硬度低、耐磨性差，当用作摩擦部件时，易产生磨损，造成部件失效。为提高钛合金的耐磨性，需要对钛合金进行表面处理。提高钛合金耐磨性能的方法较多，应用于钢铁的表面技术基本都可以应用于钛合金。化学热处理可通过钛合金表面渗碳、渗氮形成TiC、TiN等硬化层改善耐磨性，但化学热处理需要对工件进行整体加热和长时间保温，会影响基体材料的显微组织，进而影响其力学性能，而且也会因热应力造成工件变形；电镀、化学镀可在钛合金表面制备Cr、Ni-P等耐磨层，但电镀、化学镀对环境具有高污染性，目前正在被其它工艺所取代；物理气相沉积(PVD)技术可在钛合金表面制备二元或多元氮化物层，改善表面耐磨性，但PVD技术制备的涂层较薄，绕镀性较差，并且需要真空系统及蒸发源，设备相对复杂；热喷涂技术可制备厚度较高(几百微米以上)的碳化物、氧化物陶瓷耐磨层，改善耐磨性，但由于热喷涂涂层是机械结合，结合强度较低，涂层易剥落。
激光熔覆是材料表面改性技术的一种重要方法，它是利用高能密度激光束将具有不同成份、性能的合金与基材表面快速熔化，在基材表面形成与基材具有完全不同成份和性能的合金层的快速凝固过程，制备的熔覆层与基材为冶金结合。根据激光熔覆技术的工艺过程，激光熔覆技术有如下特点：激光熔覆时的高能束快速扫描加热特性，制备的熔覆层凝固时冷却速度快，组织细小；工艺灵活，可以进行局部熔覆；熔覆层与基体之间为冶金结合。WC陶瓷由于具有较高的硬度，是很好的耐磨材料，但因WC陶瓷脆性大，很难通过激光熔覆的方法直接在钛合金表面制备WC熔覆层。石墨因具有层状结构，是很好的固体润滑材料，可以有效的减小摩擦，但因石墨极易在高温下烧损，激光熔覆技术很难直接制备石墨熔覆层。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，该方法通过激光熔覆处理过程产生的热量使钛合金基材表面预置层中的金刚石发生同素异构转变生成石墨，克服现有技术中不能通过激光技术制备石墨涂层的缺陷，在钛合金表面制备得到WC/石墨复合涂层，在改善钛合金表面耐磨性能的同时降低其摩擦系数。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、对钛合金基材进行表面预处理去除表面氧化膜；
步骤二、将碳化钨粉末和金刚石粉末混合均匀，得到混合粉末，然后向所述混合粉末中加入聚乙烯醇水溶液搅拌均匀，得到糊状的熔覆材料；所述混合粉末中碳化钨粉末的质量百分含量为50％～90％；
步骤三、将步骤二中所述熔覆材料预置于步骤一中去除表面氧化膜后的钛合金基材表面，烘干后在钛合金基材表面得到预置层；所述预置层的厚度为1mm～3mm；
步骤四、在氩气气氛保护下对步骤三中具有预置层的钛合金基材表面进行激光熔覆处理，在钛合金基材表面制备得到WC/石墨复合涂层；所述激光熔覆处理的激光功率为2kW～6kW，光斑直径为3mm～6mm，扫描速度为300mm/min～600mm/min。
上述的一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，步骤二中所述聚乙烯醇水溶液的浓度为100g/L～150g/L。
上述的一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，步骤二中所述熔覆材料中聚乙烯醇水溶液的质量百分含量为10％～20％。
上述的一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，步骤二中所述混合粉末中碳化钨粉末的质量百分含量为60％～80％。
上述的一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，所述混合粉末中碳化钨粉末的质量百分含量为75％。
上述的一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，步骤四中所述激光熔覆处理的激光功率为3.5kW～6kW，光斑直径为4mm～6mm，扫描速度为300mm/min～400mm/min。
上述的一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，所述激光熔覆处理的激光功率为5kW，光斑直径为6mm，扫描速度为300mm/min。
上述的一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，步骤三中所述烘干的温度为100℃～120℃，时间为1.5h～3h。
上述的一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，步骤一中所述表面预处理的具体过程为：将钛合金基材置于酸液中进行酸洗去除表面氧化膜，所述酸液由氢氟酸溶液、硝酸溶液和水按体积比(3～6)：(6～8)：100混合而成，所述氢氟酸溶液的质量浓度为39％～41％，所述硝酸溶液的质量浓度为68％～70％。
上述的一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，步骤二中所述碳化钨粉末的粒度为15μm～50μm，所述金刚石粉末的粒度为40μm～60μm。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过在钛合金基材表面激光熔覆含有WC粉末和金刚石粉末的熔覆材料，利用金刚石在高温下可转变为石墨的同素异构转变，通过激光束扫描过程中产生的热量使混合粉末中的金刚石原位转变为石墨，在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层，通过复合涂层中的WC和石墨，在改善钛合金耐磨性能的同时降低其摩擦系数。
2、本发明利用碳化钨粉末具有较高的硬度且是很好的耐磨材料的特性，利用石墨具有层状结构，是很好的固体润滑材料，可以有效的减小摩擦的特性，通过激光熔覆处理的工艺过程在钛合金基材表面制备得到WC/石墨复合涂层，且实现了复合涂层与钛合金基材的冶金结合，将碳化钨的耐磨性和石墨的减摩性有效结合，通过减摩和耐磨达到改善钛合金基材表面摩擦性能的目的，且提高了材料的表面硬度，本发明在钛合金基材表面制备得到的WC/石墨复合涂层的硬度不低于750HV0.3，摩擦系数不高于0.18。
3、本发明利用激光熔覆处理时的高能束快速扫描加热特性在钛合金基材表面制备得到与基材冶金结合WC/石墨复合涂层，制备工艺简单、稳定性好、可靠性高、适用范围广，适于大规模工业化生产
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
本实施例包括以下步骤：
步骤一、对钛合金基材进行表面预处理去除表面氧化膜；所述表面预处理的具体过程优选为：先采用常规的金属清洗剂对钛合金基材表面清洗除油，除油后将钛合金基材置于酸液中进行酸洗去除表面氧化膜，然后清洗吹干，所述酸液由氢氟酸溶液、硝酸溶液和水按体积比3:6:100混合而成，所述氢氟酸溶液的质量浓度为40％，所述硝酸溶液的质量浓度为69％，所述钛合金基材为TC4钛合金基材；
步骤二、将碳化钨粉末和金刚石粉末混合均匀，得到混合粉末，然后向所述混合粉末中加入聚乙烯醇水溶液搅拌均匀，得到糊状的熔覆材料；所述混合粉末中碳化钨粉末的质量百分含量为75％，所述聚乙烯醇水溶液的浓度优选为100g/L，所述熔覆材料中聚乙烯醇水溶液的质量百分含量优选为15％，所述碳化钨粉末的粒度优选为15μm～50μm，所述金刚石粉末的粒度优选为40μm～60μm；
步骤三、将步骤二中所述熔覆材料预置于步骤一中去除表面氧化膜后的钛合金基材表面，烘干后在钛合金基材表面得到预置层；所述预置层的厚度为2mm，所述烘干的温度优选为110℃，时间优选为2.5h；
步骤四、在氩气气氛保护下采用CO2激光器对步骤三中具有预置层的钛合金基材表面进行激光熔覆处理，在钛合金基材表面制备得到WC/石墨复合涂层；所述激光熔覆处理的激光功率为5kW，光斑直径为6mm，扫描速度为300mm/min，所述氩气的气体流量优选为15L/min。
采用HXD-1000TMSC/LCD型维氏显微硬度计测试本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的表面硬度，测试参数为：试验负荷2.94N(300gf)，保荷时间20s，测试结果为：本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的表面硬度为1180HV0.3～1330HV0.3；采用MS-T3000型摩擦磨损试验机测试本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的摩擦性能，磨损方式为球盘磨损，表面具有WC/石墨复合涂层的钛合金基材为盘，配付为直径6mmSi3N4球，载荷为4.9N，磨痕轨迹半径为5mm，测试时间为30min，利用磨损体积表征耐磨性，测试结果为：本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的摩擦系数为0.14，WC/石墨复合涂层的磨损体积约为钛合金基材体积的1/8。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
步骤一、对钛合金基材进行表面预处理去除表面氧化膜；所述表面预处理的具体过程优选为：先采用常规的金属清洗剂对钛合金基材表面清洗除油，除油后将钛合金基材置于酸液中进行酸洗去除表面氧化膜，然后清洗吹干，所述酸液由氢氟酸溶液、硝酸溶液和水按体积比5:6:100混合而成，所述氢氟酸溶液的质量浓度为39％，所述硝酸溶液的质量浓度为68％，所述钛合金基材为TC4钛合金基材；
步骤二、将碳化钨粉末和金刚石粉末混合均匀，得到混合粉末，然后向所述混合粉末中加入聚乙烯醇水溶液搅拌均匀，得到糊状的熔覆材料；所述混合粉末中碳化钨粉末的质量百分含量为60％，所述聚乙烯醇水溶液的浓度优选为100g/L，所述熔覆材料中聚乙烯醇水溶液的质量百分含量优选为20％，所述碳化钨粉末的粒度优选为15μm～50μm，所述金刚石粉末的粒度优选为40μm～60μm；
步骤三、将步骤二中所述熔覆材料预置于步骤一中去除表面氧化膜后的钛合金基材表面，烘干后在钛合金基材表面得到预置层；所述预置层的厚度为2mm，所述烘干的温度优选为110℃，时间优选为2.5h；
步骤四、在氩气气氛保护下采用CO2激光器对步骤三中具有预置层的钛合金基材表面进行激光熔覆处理，在钛合金基材表面制备得到WC/石墨复合涂层；所述激光熔覆处理的激光功率为3.5kW，光斑直径为4mm，扫描速度为400mm/min，所述氩气的气体流量优选为15L/min。
采用与实施例1相同的测试方法测试本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的表面硬度，测试结果为：本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的表面硬度为900HV0.3～1050HV0.3，采用与实施例1相同的测试方法测试本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的摩擦性能，测试结果为：本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的摩擦系数为0.13，WC/石墨复合涂层的磨损体积约为钛合金基材体积的1/6。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
步骤一、对钛合金基材进行表面预处理去除表面氧化膜；所述表面预处理的具体过程优选为：先采用常规的金属清洗剂对钛合金基材表面清洗除油，除油后将钛合金基材置于酸液中进行酸洗去除表面氧化膜，然后清洗吹干，所述酸液由氢氟酸溶液、硝酸溶液和水按体积比3:7:100混合而成，所述氢氟酸溶液的质量浓度为41％，所述硝酸溶液的质量浓度为68％，所述钛合金基材为TC6钛合金基材；
步骤二、将碳化钨粉末和金刚石粉末混合均匀，得到混合粉末，然后向所述混合粉末中加入聚乙烯醇水溶液搅拌均匀，得到糊状的熔覆材料；所述混合粉末中碳化钨粉末的质量百分含量为80％，所述聚乙烯醇水溶液的浓度优选为150g/L，所述熔覆材料中聚乙烯醇水溶液的质量百分含量优选为10％，所述碳化钨粉末的粒度优选为15μm～50μm，所述金刚石粉末的粒度优选为40μm～60μm；
步骤三、将步骤二中所述熔覆材料预置于步骤一中去除表面氧化膜后的钛合金基材表面，烘干后在钛合金基材表面得到预置层；所述预置层的厚度为3mm，所述烘干的温度优选为120℃，时间优选为3h；
步骤四、在氩气气氛保护下采用CO2激光器对步骤三中具有预置层的钛合金基材表面进行激光熔覆处理，在钛合金基材表面制备得到WC/石墨复合涂层；所述激光熔覆处理的激光功率为6kW，光斑直径为5mm，扫描速度为350mm/min，所述氩气的气体流量优选为15L/min。
采用与实施例1相同的测试方法测试本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的表面硬度，测试结果为：本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的表面硬度为1350HV0.3～1520HV0.3；采用与实施例1相同的测试方法测试本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的摩擦性能，测试结果为：本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的摩擦系数为0.18，WC/石墨复合涂层的磨损体积约为钛合金基材体积的1/10。
实施例4
本实施例包括以下步骤：
步骤一、对钛合金基材进行表面预处理去除表面氧化膜；所述表面预处理的具体过程优选为：先采用常规的金属清洗剂对钛合金基材表面清洗除油，除油后将钛合金基材置于酸液中进行酸洗去除表面氧化膜，然后清洗吹干，所述酸液由氢氟酸溶液、硝酸溶液和水按体积比6:8:100混合而成，所述氢氟酸溶液的质量浓度为39％，所述硝酸溶液的质量浓度为68％，所述钛合金基材为TC4钛合金基材；
步骤二、将碳化钨粉末和金刚石粉末混合均匀，得到混合粉末，然后向所述混合粉末中加入聚乙烯醇水溶液搅拌均匀，得到糊状的熔覆材料；所述混合粉末中碳化钨粉末的质量百分含量为75％，所述聚乙烯醇水溶液的浓度优选为130g/L，所述熔覆材料中聚乙烯醇水溶液的质量百分含量优选为18％，所述碳化钨粉末的粒度优选为15μm～50μm，所述金刚石粉末的粒度优选为40μm～60μm；
步骤三、将步骤二中所述熔覆材料预置于步骤一中去除表面氧化膜后的钛合金基材表面，烘干后在钛合金基材表面得到预置层；所述预置层的厚度为3mm，所述烘干的温度优选为110℃，时间优选为3h；
步骤四、在氩气气氛保护下采用CO2激光器对步骤三中具有预置层的钛合金基材表面进行激光熔覆处理，在钛合金基材表面制备得到WC/石墨复合涂层；所述激光熔覆处理的激光功率为5kW，光斑直径为4mm，扫描速度为400mm/min，所述氩气的气体流量优选为15L/min。
采用与实施例1相同的测试方法测试本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的表面硬度，测试结果为：本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的表面硬度为1160HV0.3～1350HV0.3；采用与实施例1相同的测试方法测试本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的摩擦性能，测试结果为：本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的摩擦系数为0.14，WC/石墨复合涂层的磨损体积约为钛合金基材体积的1/8。
实施例5
本实施例包括以下步骤：
步骤一、对钛合金基材进行表面预处理去除表面氧化膜；所述表面预处理的具体过程优选为：先采用常规的金属清洗剂对钛合金基材表面清洗除油，除油后将钛合金基材置于酸液中进行酸洗去除表面氧化膜，然后清洗吹干，所述酸液由氢氟酸溶液、硝酸溶液和水按体积比3:8:100混合而成，所述氢氟酸溶液的质量浓度为41％，所述硝酸溶液的质量浓度为70％，所述钛合金基材为TC11钛合金基材；
步骤二、将碳化钨粉末和金刚石粉末混合均匀，得到混合粉末，然后向所述混合粉末中加入聚乙烯醇水溶液搅拌均匀，得到糊状的熔覆材料；所述混合粉末中碳化钨粉末的质量百分含量为90％，所述聚乙烯醇水溶液的浓度优选为110g/L，所述熔覆材料中聚乙烯醇水溶液的质量百分含量优选为14％，所述碳化钨粉末的粒度优选为15μm～50μm，所述金刚石粉末的粒度优选为40μm～60μm；
步骤三、将步骤二中所述熔覆材料预置于步骤一中去除表面氧化膜后的钛合金基材表面，烘干后在钛合金基材表面得到预置层；所述预置层的厚度为1mm，所述烘干的温度优选为100℃，时间优选为2h；
步骤四、在氩气气氛保护下采用CO2激光器对步骤三中具有预置层的钛合金基材表面进行激光熔覆处理，在钛合金基材表面制备得到WC/石墨复合涂层；所述激光熔覆处理的激光功率为5kW，光斑直径为4mm，扫描速度为300mm/min，所述氩气的气体流量优选为15L/min。
采用与实施例1相同的测试方法测试本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的表面硬度，测试结果为：本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的表面硬度为1380HV0.3～1530HV0.3；采用与实施例1相同的测试方法测试本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的摩擦性能，测试结果为：本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的摩擦系数为0.14，WC/石墨复合涂层的磨损体积约为钛合金基材体积的1/12。
实施例6
本实施例包括以下步骤：
步骤一、对钛合金基材进行表面预处理去除表面氧化膜；所述表面预处理的具体过程优选为：先采用常规的金属清洗剂对钛合金基材表面清洗除油，除油后将钛合金基材置于酸液中进行酸洗去除表面氧化膜，然后清洗吹干，所述酸液由氢氟酸溶液、硝酸溶液和水按体积比6:6:100混合而成，所述氢氟酸溶液的质量浓度为40％，所述硝酸溶液的质量浓度为69％，所述钛合金基材为TC4钛合金基材；
步骤二、将碳化钨粉末和金刚石粉末混合均匀，得到混合粉末，然后向所述混合粉末中加入聚乙烯醇水溶液搅拌均匀，得到糊状的熔覆材料；所述混合粉末中碳化钨粉末的质量百分含量为90％，所述聚乙烯醇水溶液的浓度优选为140g/L，所述熔覆材料中聚乙烯醇水溶液的质量百分含量优选为15％，所述碳化钨粉末的粒度优选为15μm～50μm，所述金刚石粉末的粒度优选为40μm～60μm；
步骤三、将步骤二中所述熔覆材料预置于步骤一中去除表面氧化膜后的钛合金基材表面，烘干后在钛合金基材表面得到预置层；所述预置层的厚度为1mm，所述烘干的温优选为110℃，时间优选为1.5h；
步骤四、在氩气气氛保护下采用CO2激光器对步骤三中具有预置层的钛合金基材表面进行激光熔覆处理，在钛合金基材表面制备得到WC/石墨复合涂层；所述激光熔覆处理的激光功率为6kW，光斑直径为2mm，扫描速度为600mm/min，所述氩气的气体流量优选为15L/min。
采用与实施例1相同的测试方法测试本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的表面硬度，测试结果为：本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的表面硬度为1460HV0.3～1590HV0.3；采用与实施例1相同的测试方法测试本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的摩擦性能，测试结果为：本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的摩擦系数为0.16，WC/石墨复合涂层的磨损体积约为钛合金基材体积的1/12。
实施例7
本实施例包括以下步骤：
步骤一、对钛合金基材进行表面预处理去除表面氧化膜；所述表面预处理的具体过程优选为：先采用常规的金属清洗剂对钛合金基材表面清洗除油，除油后将钛合金基材置于酸液中进行酸洗去除表面氧化膜，然后清洗吹干，所述酸液由氢氟酸溶液、硝酸溶液和水按体积比5:7:100混合而成，所述氢氟酸溶液的质量浓度为41％，所述硝酸溶液的质量浓度为68％，所述钛合金基材为TC11钛合金基材；
步骤二、将碳化钨粉末和金刚石粉末混合均匀，得到混合粉末，然后向所述混合粉末中加入聚乙烯醇水溶液搅拌均匀，得到糊状的熔覆材料；所述混合粉末中碳化钨粉末的质量百分含量为70％，所述聚乙烯醇水溶液的浓度优选为150g/L，所述熔覆材料中聚乙烯醇水溶液的质量百分含量优选为13％，所述碳化钨粉末的粒度优选为15μm～50μm，所述金刚石粉末的粒度优选为40μm～60μm；
步骤三、将步骤二中所述熔覆材料预置于步骤一中去除表面氧化膜后的钛合金基材表面，烘干后在钛合金基材表面得到预置层；所述预置层的厚度为2mm，所述烘干的温度优选为110℃，时间优选为2.5h；
步骤四、在氩气气氛保护下采用CO2激光器对步骤三中具有预置层的钛合金基材表面进行激光熔覆处理，在钛合金基材表面制备得到WC/石墨复合涂层；所述激光熔覆处理的激光功率为4kW，光斑直径为4mm，扫描速度为350mm/min，所述氩气的气体流量优选为15L/min。
采用与实施例1相同的测试方法测试本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的表面硬度，测试结果为：本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的表面硬度为1150HV0.3～1280HV0.3；采用与实施例1相同的测试方法测试本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的摩擦性能，测试结果为：本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的摩擦系数为0.15，WC/石墨复合涂层的磨损体积约为钛合金基材体积的1/8。
实施例8
本实施例包括以下步骤：
步骤一、对钛合金基材进行表面预处理去除表面氧化膜；所述表面预处理的具体过程优选为：先采用常规的金属清洗剂对钛合金基材表面清洗除油，除油后将钛合金基材置于酸液中进行酸洗去除表面氧化膜，然后清洗吹干，所述酸液由氢氟酸溶液、硝酸溶液和水按体积比4:7:100混合而成，所述氢氟酸溶液的质量浓度为41％，所述硝酸溶液的质量浓度为69％，所述钛合金基材为TC6钛合金基材；
步骤二、将碳化钨粉末和金刚石粉末混合均匀，得到混合粉末，然后向所述混合粉末中加入聚乙烯醇水溶液搅拌均匀，得到糊状的熔覆材料；所述混合粉末中碳化钨粉末的质量百分含量为50％，所述聚乙烯醇水溶液的浓度优选为100g/L，所述熔覆材料中聚乙烯醇水溶液的质量百分含量优选为16％，所述碳化钨粉末的粒度优选为15μm～50μm，所述金刚石粉末的粒度优选为40μm～60μm；
步骤三、将步骤二中所述熔覆材料预置于步骤一中去除表面氧化膜后的钛合金基材表面，烘干后在钛合金基材表面得到预置层；所述预置层的厚度为1mm，所述烘干的温度优选为100℃，时间优选为2h；
步骤四、在氩气气氛保护下采用CO2激光器对步骤三中具有预置层的钛合金基材表面进行激光熔覆处理，在钛合金基材表面制备得到WC/石墨复合涂层；所述激光熔覆处理的激光功率为2kW，光斑直径为3mm，扫描速度为300mm/min，所述氩气的气体流量优选为15L/min。
采用与实施例1相同的测试方法测试本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的表面硬度，测试结果为：本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的表面硬度为750HV0.3～820HV0.3；采用与实施例1相同的测试方法测试本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的摩擦性能，测试结果为：本实施例在钛合金基材表面制备的WC/石墨复合涂层的摩擦系数为0.11，WC/石墨复合涂层的磨损体积约为钛合金基材体积的1/5。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、对钛合金基材进行表面预处理去除表面氧化膜；
步骤二、将碳化钨粉末和金刚石粉末混合均匀，得到混合粉末，然后向所述混合粉末中加入聚乙烯醇水溶液搅拌均匀，得到糊状的熔覆材料；所述混合粉末中碳化钨粉末的质量百分含量为50％～90％；
步骤三、将步骤二中所述熔覆材料预置于步骤一中去除表面氧化膜后的钛合金基材表面，烘干后在钛合金基材表面得到预置层；所述预置层的厚度为1mm～3mm；
步骤四、在氩气气氛保护下对步骤三中具有预置层的钛合金基材表面进行激光熔覆处理，在钛合金基材表面制备得到WC/石墨复合涂层；所述激光熔覆处理的激光功率为2kW～6kW，光斑直径为3mm～6mm，扫描速度为300mm/min～600mm/min。
2.按照权利要求1所述的一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，步骤二中所述聚乙烯醇水溶液的浓度为100g/L～150g/L。
3.按照权利要求2所述的一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，步骤二中所述熔覆材料中聚乙烯醇水溶液的质量百分含量为10％～20％。
4.按照权利要求1所述的一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，步骤二中所述混合粉末中碳化钨粉末的质量百分含量为60％～80％。
5.按照权利要求4所述的一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，所述混合粉末中碳化钨粉末的质量百分含量为75％。
6.按照权利要求1所述的一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，步骤四中所述激光熔覆处理的激光功率为3.5kW～6kW，光斑直径为4mm～6mm，扫描速度为300mm/min～400mm/min。
7.按照权利要求6所述的一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，所述激光熔覆处理的激光功率为5kW，光斑直径为6mm，扫描速度为300mm/min。
8.按照权利要求1所述的一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，步骤三中所述烘干的温度为100℃～120℃，时间为1.5h～3h。
9.按照权利要求1所述的一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，步骤一中所述表面预处理的具体过程为：将钛合金基材置于酸液中进行酸洗去除表面氧化膜，所述酸液由氢氟酸溶液、硝酸溶液和水按体积比(3～6)：(6～8)：100混合而成，所述氢氟酸溶液的质量浓度为39％～41％，所述硝酸溶液的质量浓度为68％～70％。
10.按照权利要求1所述的一种在钛合金表面制备WC/石墨复合涂层的方法，其特征在于，步骤二中所述碳化钨粉末的粒度为15μm～50μm，所述金刚石粉末的粒度为40μm～60μm。
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