CN106367707B - 一种超音速喷涂WC-12Co涂层的激光重熔方法 - Google Patents

一种超音速喷涂WC-12Co涂层的激光重熔方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106367707B
CN106367707B CN201610846051.5A CN201610846051A CN106367707B CN 106367707 B CN106367707 B CN 106367707B CN 201610846051 A CN201610846051 A CN 201610846051A CN 106367707 B CN106367707 B CN 106367707B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coating
laser
make
laser remolten
supersonic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610846051.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106367707A (zh
Inventor
孔德军
盛天原
王文昌
汤志鹏
汤成建
赵本国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou University
Original Assignee
Changzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou University filed Critical Changzhou University
Priority to CN201610846051.5A priority Critical patent/CN106367707B/zh
Publication of CN106367707A publication Critical patent/CN106367707A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106367707B publication Critical patent/CN106367707B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

本发明专利涉及模具钢表面改性处理技术领域，特指H13热作模具钢表面超音速喷涂WC‑12Co涂层的激光重熔方法，首先对H13热作模具钢表面打磨、清洗、喷砂处理；其特征在于：采用超音速喷涂法在喷砂处理后的H13热作模具钢表面喷涂一层WC‑12Co涂层，经保温、冷却至室温后，再通过激光重熔将WC‑12Co涂层与H13热作模具钢表面重新熔化，形成冶金结合，冷却后涂层组织性能得到增强，涂层抗磨损性能得到提高。改善了涂层与基材结合强度，提高了模具的使用寿命。

Description

一种超音速喷涂WC-12Co涂层的激光重熔方法
技术领域
本发明专利涉及模具钢表面改性处理技术领域，特指H13热作模具钢表面超音速喷涂WC-12Co涂层的激光重熔方法，改善了涂层与基材结合强度，提高了模具的使用寿命，属于材料表面改性处理技术。
背景技术
H13热作模具钢广泛应用于冲击载荷大的锻模、热挤压模、精锻模和压铸模等模具的制造，具有良好的韧性、热强性、热稳定性、抗氧化能力和抗热疲劳性能等优点。但由于热作模具工作时与高温金属直接接触，承受高温与摩擦，模具表面磨损和抗高温性能下降，而反复的极冷极热容易造成热疲劳裂纹、侵蚀和腐蚀等失效形式。WC-12Co涂层以硬质相WC为主，具有良好的耐磨性和抗腐蚀能力。通过在热作模具钢表面超音速喷涂一层约200μm厚的WC-12Co涂层，提高了模具的使用寿命。但因超音速喷涂的WC-12Co涂层与基材的结合方式以机械结合为主，在长期高温、高压环境下，涂层与基材的结合强度下降。本发明专利通过超音速喷涂法在H13热作模具钢基材表面制备一层WC-12Co涂层，再通过激光重熔法将WC-12Co涂层与基材表面熔化，冷却后涂层组织性能得到增强，涂层与基体形成冶金结合，涂层抗磨损性能得到提高。
发明内容
本发明专利采用超音速喷涂与激光重熔复合工艺对WC-12Co涂层进行改性处理，通过涂层中元素与基材中元素之间发生的一系反应，以及激光重熔消除杂质元素，在基材表面制备一层以WC硬质相为主，厚度均匀、结合良好、抗磨损性能优异的WC-12Co涂层，改善了H13热作模具钢作为高温模具抗磨损性能，提高了模具的使用寿命，也降低了制造成本。
所述的激光重熔方法，首先对H13热作模具钢表面打磨、清洗、喷砂处理；其特征在于：采用超音速喷涂法在喷砂处理后的H13热作模具钢表面喷涂一层WC-12Co涂层，经保温、冷却至室温后，再通过激光重熔将WC-12Co涂层与H13热作模具钢表面重新熔化，形成冶金结合，冷却后涂层组织性能得到增强，涂层抗磨损性能得到提高。
本发明的具体步骤如下：
首先对基材表面进行机械打磨，再清洗到达Sa3级清洁度，喷砂处理；WC-12Co粉末用DHG-9145A型电热恒温鼓风干燥箱烘干3h，确保喷涂粉末干燥，然后在XM-8000超音速火焰喷涂系统上进行喷涂，以航空煤油作燃料，高压O2作助燃气体，N2作送粉气体，在H13热作模具钢表面制备WC-12Co涂层，其喷涂油压为1.25MPa，氧压为1.58MPa，水温为40℃，喷枪压为0.95MPa，使基材表面覆盖一层WC-12Co涂层，涂层与基体形成良好的机械结合与少量的冶金结合；喷涂结束后涂层试样经过850℃保温2h，且随炉冷却至室温。最后使用Zejin-8000型CO2激光器进行激光重熔工艺处理，激光功率为800W，扫描速度为500mm/min，光斑大小15×2mm，以确保涂层能够进入熔融状态，充分反应，形成以WC硬质相为主、厚度为200-300μm的合金涂层，加强涂层与基材的冶金结合强度，使涂层与基体结合更加牢固。
附图说明
图1激光熔覆前后WC-12Co涂层表面形貌。
图2激光熔覆前后WC-12Co涂层界面形貌。
图3激光熔覆前后WC-12Co涂层表面XRD分析。
图4激光熔覆前后WC-12Co涂层磨损形貌。
具体实施方式
(1)使用180#-1000#砂纸对基材表面进行打磨，用无水乙醇清洗，丙酮脱脂，以去掉试样表面油脂和杂物，确保基材表面清洁度达到Sa3级。
(2)使用粒径为1mm铸铁砂为磨粒，压缩空气压力＞0.8MPa，喷砂距离为200mm，喷砂角度为20°，使精糙度到达RZ60μm。
(3)将WC-12Co粉末用DHG-9145A型电热恒温鼓风干燥箱烘干3h，确保喷涂粉末干燥，然后在XM-8000超音速火焰喷涂系统上进行喷涂，以航空煤油作燃料，高压O2作助燃气体，N2作送粉气体，其喷涂油压为1.25MPa，氧压为1.58MPa，水温为40℃，喷枪压为0.95MPa，使基材H13热作模具钢表面覆盖一层厚度为200-300μm的WC-12Co涂层，涂层与基体形成良好的机械结合与少量的冶金结合。
(4)喷涂结束后涂层试样经过850℃保温2h后，随炉冷却至室温，以巩固涂层与基材间的冶金结合。
(5)在Zejin-8000型CO2激光器上进行激光重熔工艺处理，激光功率为800W，扫描速度为500mm/min，光斑大小1mm5×2mm。以确保涂层能够进入熔融状态，充分反应，形成以WC硬质相为主的合金涂层。
(6)通过高温磨损试验验证激光前后涂层的性能差异，使用HT-1000高温摩擦磨损试验机，其摩擦方式为旋转式，对磨副为Φ5的Si3N4陶瓷球，高温炉加热温度为600℃，加载载荷为6N，电机频率为8.93Hz，摩擦半径为5mm，试验时间为30min。
(7)通过SEM和XRD分析了WC-12Co涂层层激光重熔前后表面-界面形貌、化学元素组成，观察涂层的高温磨损性能。如图1(a)、(b)所示，激光前后涂层表面都较为平整，激光后涂层结构更加致密，WC分布更加均匀；如图2(a)、(b)所示，激光后涂层与基体的结合更加牢固，涂层-基体结合性能得到加强；如图3(a)、(b)所示，激光后涂层中的W2C相明显减少，涂层以WC硬质相为主，涂层的耐磨性能得到优化。如图4(a)、(b)所示，经高温磨损试验后，激光前涂层磨痕较深，且有剥落迹象，激光后涂层磨合清晰且较浅，无明显剥落痕迹。

Claims (3)

1.一种超音速喷涂WC-12Co涂层的激光重熔方法，其特征在于：首先对基材表面进行机械打磨，再清洗到达Sa3级清洁度，喷砂处理；WC-12Co粉末用电热恒温鼓风干燥箱烘干3h，确保喷涂粉末干燥，然后在超音速火焰喷涂系统上进行喷涂，以航空煤油作燃料，高压O2作助燃气体，N2作送粉气体，在H13热作模具钢表面制备WC-12Co涂层，其喷涂油压为1.25MPa，氧压为1.58MPa，水温为40℃，喷枪压为0.95MPa，使基材表面覆盖一层WC-12Co涂层，涂层与基体形成良好的机械结合与少量的冶金结合；喷涂结束后涂层试样经过850℃保温2h，且随炉冷却至室温；最后使用激光器进行激光重熔工艺处理，激光功率为800W，扫描速度为500mm/min，光斑大小15×2mm，以确保涂层能够进入熔融状态，充分反应，形成以WC硬质相为主、厚度为200-300μm的合金涂层，加强涂层与基材的冶金结合强度，使涂层与基体结合更加牢固。
2.如权利要求1所述的一种超音速喷涂WC-12Co涂层的激光重熔方法，其特征在于：使用180#-1000#砂纸对基材表面进行打磨，用无水乙醇清洗，丙酮脱脂，以去掉试样表面油脂和杂物，确保基材表面清洁度达到Sa3级。
3.如权利要求1所述的一种超音速喷涂WC-12Co涂层的激光重熔方法，其特征在于：使用粒径为1mm铸铁砂为磨粒，压缩空气压力＞0.8MPa，喷砂距离为200mm，喷砂角度为20°，使粗 糙度到达Rz 60μm。
CN201610846051.5A 2016-09-23 2016-09-23 一种超音速喷涂WC-12Co涂层的激光重熔方法 Active CN106367707B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610846051.5A CN106367707B (zh) 2016-09-23 2016-09-23 一种超音速喷涂WC-12Co涂层的激光重熔方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610846051.5A CN106367707B (zh) 2016-09-23 2016-09-23 一种超音速喷涂WC-12Co涂层的激光重熔方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106367707A CN106367707A (zh) 2017-02-01
CN106367707B true CN106367707B (zh) 2019-10-11

Family

ID=57897142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610846051.5A Active CN106367707B (zh) 2016-09-23 2016-09-23 一种超音速喷涂WC-12Co涂层的激光重熔方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106367707B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109136923A (zh) * 2018-10-25 2019-01-04 中信戴卡股份有限公司 一种铝合金的表面激光重熔处理方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107043936A (zh) * 2017-03-24 2017-08-15 纳狮新材料股份有限公司 复合涂层齿圈及其制备方法
CN107043994B (zh) * 2017-03-24 2021-01-15 纳狮新材料有限公司 复合涂层选针器及其制备方法
CN106894020A (zh) * 2017-03-24 2017-06-27 纳狮新材料股份有限公司 复合涂层螺杆及其制备方法
CN107267715A (zh) * 2017-06-14 2017-10-20 毛啓远 一种汽车车身模具表面处理方法
CN107254650A (zh) * 2017-07-04 2017-10-17 安徽威龙再制造科技股份有限公司 一种风机叶片表面修复方法
CN108239771B (zh) * 2017-12-29 2020-12-11 三联泵业股份有限公司 一种叶轮及密封环的金属防护涂层的喷涂工艺
CN108506235A (zh) * 2018-04-27 2018-09-07 铜陵化工集团新桥矿业有限公司 一种可移动式多功能矿山生产用风机
CN109371350A (zh) * 2018-10-19 2019-02-22 扬州大学 一种激光微熔与超音速火焰喷涂复合制备WC-12Co涂层的方法
DE202019102420U1 (de) * 2019-04-30 2020-07-31 Franz Regusewicz Giesswerkzeug für Metallgussverfahren
CN110284044A (zh) * 2019-06-02 2019-09-27 天鑫精工科技(威海)有限公司 一种热冲压模具及其加工方法
CN110229997A (zh) * 2019-06-02 2019-09-13 青岛东盛高科模塑技术有限公司 一种塑料模具钢板及其加工方法
CN110284055A (zh) * 2019-06-17 2019-09-27 威海津恒科技有限公司 一种耐磨汽车冲压件模具及其制备方法
CN110230020A (zh) * 2019-06-27 2019-09-13 中信戴卡股份有限公司 一种分流锥表面处理方法
CN110699626A (zh) * 2019-10-24 2020-01-17 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种抗空蚀用热喷涂金属陶瓷涂层的激光重熔方法
CN113774310A (zh) * 2021-08-11 2021-12-10 佛山桃园先进制造研究院 一种螺杆涂层的喷焊方法
CN114921743A (zh) * 2022-05-23 2022-08-19 广东粤科新材料科技有限公司 用复合涂层提高压铸机的压室及压射头的使用寿命的方法
CN115233208B (zh) * 2022-07-07 2023-10-03 国网宁夏电力有限公司超高压公司 基于超音速激光沉积的高压隔离开关表面修复方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101928910A (zh) * 2008-12-22 2010-12-29 上海宝钢设备检修有限公司 冷轧机组工艺辊辊面耐磨涂层的喷涂方法
GB2481399A (en) * 2010-06-22 2011-12-28 Bernard John Boyle A component coated with tungsten carbide, zinc and PTFE
CN103088282A (zh) * 2013-02-05 2013-05-08 华北水利水电学院 不锈钢表面热喷涂纳米硬质合金-聚氨酯复合涂层的方法
CN105779925A (zh) * 2016-03-07 2016-07-20 福建工程学院 超音速火焰喷涂预置粉末进行激光熔覆的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH708303B1 (de) * 2013-07-11 2019-02-15 Terolab Surface Group Sa Verfahren zur Beschichtung der zylindrischen Oberfläche einer Rasterhülse für eine Druckmaschine und Rasterhülse, die gemäss dieses Verfahrens vorbereitet wird.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101928910A (zh) * 2008-12-22 2010-12-29 上海宝钢设备检修有限公司 冷轧机组工艺辊辊面耐磨涂层的喷涂方法
GB2481399A (en) * 2010-06-22 2011-12-28 Bernard John Boyle A component coated with tungsten carbide, zinc and PTFE
CN103088282A (zh) * 2013-02-05 2013-05-08 华北水利水电学院 不锈钢表面热喷涂纳米硬质合金-聚氨酯复合涂层的方法
CN105779925A (zh) * 2016-03-07 2016-07-20 福建工程学院 超音速火焰喷涂预置粉末进行激光熔覆的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109136923A (zh) * 2018-10-25 2019-01-04 中信戴卡股份有限公司 一种铝合金的表面激光重熔处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106367707A (zh) 2017-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106367707B (zh) 一种超音速喷涂WC-12Co涂层的激光重熔方法
Khan et al. Effect of residual stresses on air plasma sprayed thermal barrier coatings
US9643877B2 (en) Thermal plasma treatment method
Zhang et al. Effect of sequential turning and burnishing on the surface integrity of Cr–Ni-based stainless steel formed by laser cladding process
CN110117788A (zh) 一种CoCrFeMnNi高熵合金熔覆层的制备方法
CN102528376B (zh) 一种塑料模具电火花精密修复方法
Gerald et al. Influence of plasma spraying current on the microstructural characteristics and tribological behaviour of plasma sprayed Cr2O3 coating
KR101722239B1 (ko) 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법
CN106637045A (zh) 一种金属表面制备Co基WC涂层的工艺方法
CN103757581A (zh) 中高温炉辊表面超音速火焰喷涂方法
CN104561994A (zh) 一种甩带机铜辊的激光表面熔覆方法
JP6046954B2 (ja) 鍛造部品を修復するための固相システム及び方法
Cui et al. Detailed assessments of tribological properties of binder jetting printed stainless steel and tungsten carbide infiltrated with bronze
JP6649991B2 (ja) 金型成型面の表面処理方法
CN106011840A (zh) 一种抗冲击金属陶瓷耐磨涂层及其制备方法
CN104611664A (zh) 型钢精轧辊孔型表面合金超音速喷涂强化方法及喷涂材料
CN105386040B (zh) 一种在钛合金表面制备wc/石墨复合涂层的方法
CN110923610B (zh) 等离子喷涂用钴基合金复合粉末及熔覆涂层的制备方法
CN110923608B (zh) 一种沉没辊轴套耐磨涂层、制备方法及应用
Zafar et al. Microstructure and mechanical properties of microwave post-processed Ni coating
CN112391624A (zh) 一种高致密度冷喷涂金属/金属基沉积体的制备方法和应用
CN108642488B (zh) 钛合金基体表面高硬耐磨涂层制备方法
Chang et al. Enhancement of erosion resistance on AISI H13 tool steel by oxynitriding treatment
CN110295341B (zh) 一种铝合金材料及其表面处理方法与应用
Sun et al. Characteristic comparison of stacked WC-based coatings prepared by high-velocity oxygen-fuel spray and electric contact strengthening

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant