CN106756985A - 一种铝合金激光熔覆SiC‑Si‑Cr‑B‑Al耐磨涂层的方法 - Google Patents

一种铝合金激光熔覆SiC‑Si‑Cr‑B‑Al耐磨涂层的方法 Download PDF

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张达明
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    • 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
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Abstract

本发明公开了一种铝合金激光熔覆Si‑Cr‑B‑SiC‑Al耐磨涂层的方法，其包括：(1)将铝合金基材喷砂粗化处理，粗糙度大于Ra25；(2)将喷砂粗化处理后的铝合金基材除去表面杂质；(3)将10‑15wt％Si、2‑6wt％Cr、0.5‑3wt％B、0.5‑2wt％SiC和余量铝的复合粉末混合均匀，研磨后调配成料浆；(4)将所述料浆均匀的涂覆于铝合金基材表面，在100‑140℃下干燥；(5)采用激光熔覆，其激光功率为2‑10kW，光斑宽度3‑10mm，扫描速度2‑5mm/s，将所述熔覆，得到熔覆于铝合金表面的Si‑Cr‑B‑SiC‑Al耐磨涂层。本发明通过激光熔覆，在铝合金表面熔覆一层Si‑Cr‑B‑SiC‑Al耐磨涂层，其硬度大于280HV0.2，较基体铝合金性能提高4倍以上。大大增加了铝合金的耐磨性能。

Description

一种铝合金激光熔覆SiC-Si-Cr-B-Al耐磨涂层的方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种铝合金激光熔覆SiC-Si-Cr-B-Al耐磨涂层的方法。
背景技术
材料学科学家及工程技术人员一直对铝基材料进行不断深入的研究，铝基材料也由传统的铸造铝合金发展到改性铝合金和铝基复合材料。铝基复合材料使得铝合金的耐磨性和强度等综合机械性能到了大幅度提高。然而，铝基材料熔点低、硬度低和耐磨性差的缺陷仍没有得到根本的克服，这在很大程度上限制了铝合金的应用范围。多年来，为了克服铝合金的不足，铝合金的整体改性和表面改性一直是人们努力的方向。
激光熔覆技术具有很多优点及激光熔覆涂层的优异性能，各国学者和技术人员均在不断地对其进行深入研究，不断地开拓其应用领域。随着材料科学、计算机应用科学、自动控制技术及激光熔覆技术自身的发展，激光熔覆技术在工业领域的多个方面已获得应用或者存在巨大潜在应用。
通过在普通材料表面激光熔覆具有特定性能的异质村料，可以获得具有特定性能的优质涂层，达到对普通材料表面改性的目的，延长零部件使用寿命，扩大普通材料的使用范围。这种表面改性包括改善材料表面的强度、耐磨性、耐腐蚀性(包括酸、碱、盐腐蚀及气体腐蚀)及耐高温性等。
但铝合金在空气中极易被氧化，在表面生成一层氧化膜。铝合金表面的氧化膜的熔点很髙，不易熔化，且其比重比铝大，因而就会在激光熔覆产生的熔池中下沉，在界面上形成夹杂或者气孔，影响熔覆质量。要想获得高质量的涂层，就想要办法尽量除去氧化膜。目前去除Al2O3的方法有机械法、自造渣元素法及综合法等。这几种方法中，综合法操作较为复杂，不适应大规模的生产应用，主要局限于实验室研究；机械法因为其操作简单，应用较广泛，但去除氧化膜不彻底，效果不理想；自造渣元素法目前已经在工业生产中得到成功应用。因此铝合金表面进行激光熔覆还有难以克服的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提出一种铝合金激光熔覆SiC-Si-Cr-B-Al耐磨涂层的方法，能够大幅提高铝合金的耐磨性能。
本发明的在先申请提出了一种“一种铝合金激光熔覆Si-Cr-B-W-Al耐磨涂层的方法”，其在铝合金表面熔覆一层Si-Cr-B-W-Al耐磨涂层，大大提高了铝合金的耐磨性能。但由于其采用W，其加工困难、熔融共混也存在一定难度，因此本发明对其进行改进，以找到替换W的物质。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种铝合金激光熔覆Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂层的方法，其包括：
(1)将铝合金基材喷砂粗化处理，粗糙度大于Ra25；
(2)将喷砂粗化处理后的铝合金基材除去表面杂质；
(3)将10-15wt％Si、2-6wt％Cr、0.5-3wt％B、0.5-2wt％SiC和余量铝的复合粉末混合均匀，研磨后调配成料浆；
(4)将所述料浆均匀的涂覆于铝合金基材表面，在100-140℃下干燥；
(5)采用激光熔覆，其激光功率为2-10kW，光斑宽度3-10mm，扫描速度2-5mm/s，将所述熔覆，得到熔覆于铝合金表面的Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂层。
本发明通过激光熔覆，在铝合金表面熔覆一层Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂层，其硬度大于280HV02，较基体铝合金性能提高4倍以上。大大增加了铝合金的耐磨性能。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种铝合金激光熔覆Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂层的方法，其包括：
(1)将铝合金基材喷砂粗化处理，粗糙度大于Ra25；
(2)将喷砂粗化处理后的铝合金基材除去表面杂质；
(3)将10wt％Si、2wt％Cr、0.5wt％B、0.5wt％SiC和余量铝的复合粉末混合均匀，研磨后调配成料浆；
(4)将所述料浆均匀的涂覆于铝合金基材表面，在100℃下干燥；
(5)采用激光熔覆，其激光功率为2kW，光斑宽度3mm，扫描速度2mm/s，将所述熔覆，得到熔覆于铝合金表面的Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂层。
本发明通过激光熔覆，在铝合金表面熔覆一层Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂层，其硬度为294HV0.2。
实施例2
一种铝合金激光熔覆Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂层的方法，其包括：
(1)将铝合金基材喷砂粗化处理，粗糙度大于Ra25；
(2)将喷砂粗化处理后的铝合金基材除去表面杂质；
(3)将15wt％Si、6wt％Cr、3wt％B、2wt％SiC和余量铝的复合粉末混合均匀，研磨后调配成料浆；
(4)将所述料浆均匀的涂覆于铝合金基材表面，在140℃下干燥；
(5)采用激光熔覆，其激光功率为10kW，光斑宽度10mm，扫描速度5mm/s，将所述熔覆，得到熔覆于铝合金表面的Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂层。
本发明通过激光熔覆，在铝合金表面熔覆一层Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂层，其硬度位286HV0.2。
实施例3
一种铝合金激光熔覆Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂层的方法，其包括：
(1)将铝合金基材喷砂粗化处理，粗糙度大于Ra25；
(2)将喷砂粗化处理后的铝合金基材除去表面杂质；
(3)将12wt％Si、4wt％Cr、1wt％B、1wt％SiC和余量铝的复合粉末混合均匀，研磨后调配成料浆；
(4)将所述料浆均匀的涂覆于铝合金基材表面，在100℃下干燥；
(5)采用激光熔覆，其激光功率为6kW，光斑宽度4mm，扫描速度3mm/s，将所述熔覆，得到熔覆于铝合金表面的Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂层。
本发明通过激光熔覆，在铝合金表面熔覆一层Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂层，其硬度大于307HV0.2。
实施例4
一种铝合金激光熔覆Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂层的方法，其包括：
(1)将铝合金基材喷砂粗化处理，粗糙度大于Ra25；
(2)将喷砂粗化处理后的铝合金基材除去表面杂质；
(3)将11wt％Si、5wt％Cr、1.6wt％B、0.6wt％SiC和余量铝的复合粉末混合均匀，研磨后调配成料浆；
(4)将所述料浆均匀的涂覆于铝合金基材表面，在110℃下干燥；
(5)采用激光熔覆，其激光功率为8kW，光斑宽度6mm，扫描速度3mm/s，将所述熔覆，得到熔覆于铝合金表面的Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂层。
本发明通过激光熔覆，在铝合金表面熔覆一层Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂层，其硬度大于285HV0.2。

Claims (1)

1.一种铝合金激光熔覆Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂层的方法，其包括：
(1)将铝合金基材喷砂粗化处理，粗糙度大于Ra25；
(2)将喷砂粗化处理后的铝合金基材除去表面杂质；
(3)将10-15wt％Si、2-6wt％Cr、0.5-3wt％B、0.5-2wt％SiC和余量铝的复合粉末混合均匀，研磨后调配成料浆；
(4)将所述料浆均匀的涂覆于铝合金基材表面，在100-140℃下干燥；
(5)采用激光熔覆，其激光功率为2-10kW，光斑宽度3-10mm，扫描速度2-5mm/s，将所述熔覆，得到熔覆于铝合金表面的Si-Cr-B-SiC-Al耐磨涂层。
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