CN108315687A - 激光熔覆不锈钢涂层复合氮化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光熔覆不锈钢涂层复合氮化工艺，其特征是，包括以下步骤：（1）将机械零件进行除油和除污处理；（2）在处理过的机械零件表面熔覆一层不锈钢涂层；（3）将熔覆的不锈钢涂层进行车削、磨削和拋光，使其尺寸和表面的粗糙度为达到设计要求；（4）经过车削、磨削和抛光的机械零件再经过除油和除污处理；（5）将步骤（4）处理的机械零件在预热炉中预热到400℃，保温40min；（6）将预热后的机械零件进行盐浴氮化处理，在不锈钢涂层的表面再生成一层高硬度的氮化层。本发明能够保持不锈钢涂层抗腐蚀性能的基础上，大大提高其表面硬度。

Description

激光熔覆不锈钢涂层复合氮化工艺
技术领域
本发明涉及一种机械零件表面防腐耐磨处理工艺，尤其是一种激光熔覆不锈钢涂层复合氮化工艺，属于材料表面处理技术领域。
背景技术
采用激光熔覆奥氏体不锈钢涂层成本较低，加工方便，具有很好的防腐性能，但不锈钢涂层的硬度较低，使其耐磨性能很差，熔覆高硬度的材料，又时常会因为涂层脆性大，导致熔覆后涂层开裂，因此，如何提高激光熔覆层的表面硬度，是一个急待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种激光熔覆不锈钢涂层复合氮化工艺，在激光熔覆涂层表面形成一层含有氮化铬和氮化铁等高硬度相的硬化层，从而在保持不锈钢涂层抗腐蚀性能的基础上，大大提高其表面硬度和抗磨损性能。
按照本发明提供的技术方案，所述激光熔覆不锈钢涂层复合氮化工艺，其特征是，包括以下步骤：
（1）将机械零件表面进行除油和除污处理；
（2）对机械零件进行激光熔覆不锈钢涂层，激光熔覆涂层厚度为0.5-1mm；
（3）熔覆完毕的机械零件冷却后进行车削、磨削和抛光处理，使得激光熔覆涂层的厚度为0.2~0.7mm，粗糙度为~Ra0.04；
（4）车削、磨削和拋光完毕的机械零件经过除油和除污处理；
（5）将步骤（4）处理后的机械零件在预热炉中预热到400℃，保温40min；
（6）将预热后的机械零件移入盐浴氮化炉进行氮化处理，在激光熔覆层上形成渗氮层，渗氮层的白亮层（硬化层）深度为0.01~0.05mm。
进一步地，所述机械零件的材料为中碳钢或中碳合金钢。
进一步地，所述步骤（2）中进行激光熔覆时，熔覆涂层各道次间的搭接带宽度占各道次宽度的30%-50%。
进一步地，所述氮化处理具体过程为：将机械零件放置在吊篮框中，然后整体放入盐浴氮化炉，盐浴氮化炉中的熔盐各组分的质量百分比为：氰酸钠30~40%、尿素15~25%、碳酸钾10~20%、氯化钾20~40%，熔盐的温度为500~600℃，氮化处理时间为2~10h。
本发明所述激光熔覆不锈钢涂层复合氮化工艺，采用激光熔覆工艺在经过除油和除污的碳钢零件上先熔覆一层不锈钢涂层，经过车削，磨削，拋光，除油和除污处理后再进行氮化处理，在激光熔覆涂层表面形成含有氮化铬和氮化铁等高硬度相的硬化层，从而在保持不锈钢涂层抗腐蚀性能的基础上，大大提高其硬度及抗磨损性能。
附图说明
图1为激光熔覆涂层盐浴氮化后的高倍截面形貌（腐蚀前）。
图2为激光熔覆涂层盐浴氮化后的高倍截面形貌（腐蚀后）。
图3为激光熔覆涂层盐浴氮化后的低倍截面形貌（腐蚀后）。
其中，1为不锈钢涂层，2为硬化层。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例一：一种激光熔覆不锈钢涂层复合氮化工艺，包括以下步骤：
（1）机械零件的材料为45钢，并经过调质处理，并经过机械加工成形，并预留激光熔覆的尺寸余量；
（2）经过除油和除污处理机械零件固定在工作台上，调整好熔覆距离，开启送粉器和激光进行激光熔覆，并使激光熔覆涂层各道次间的搭接带宽度占各道次宽度的30%，激光熔覆涂层的厚度为1mm，如图1所示为激光熔覆涂层的截面形貌；所述熔覆材料是316（0Cr18Ni9Mo2）不锈钢粉末，平均粒度为150目；
（4）熔覆完毕的机械零件冷却后进行车削、磨削和拋光，使得激光熔覆涂层的厚度为0.7mm左右，粗糙度为~Ra0.04；
（5）车削、磨削和拋光完毕的机械零件经过除油和除污，放入预热炉中预热到400℃，保温40min；
（6）将预热后的机械零件移入盐浴氮化炉，盐浴氮化炉中的熔盐各组分的质量百分比为：氰酸钠35%、尿素20%、碳酸钾15%、氯化钾30%，熔盐的温度为550℃，氮化处理时间为4h；得到的渗氮层的形貌如图1所示（硬化层硬度为1170HV0.05，硬化层厚度约为25微米，过渡层硬度为HV381HV0.05，熔覆层硬度为206 HV0.05），采用王水腐蚀后，其涂层截面高倍和低倍形貌如图2和图3所示（熔覆层显微组织主要由枝晶组织构成，在熔覆层顶部覆盖一层高硬度的氮化层）。
（7）机械零件空冷至100℃以下进行水洗、干燥；
（8）最后采用羊绒毡进行抛光处理。
实施例二：一种激光熔覆不锈钢涂层复合氮化工艺，包括以下步骤：
（1）机械零件的材料为40Cr钢，并经过调质处理，并经过机械加工成形，并预留激光熔覆的尺寸余量；
（2）经过除油和除污处理机械零件固定在工作台上，调整好熔覆距离，开启送粉器和激光进行激光熔覆，并使激光熔覆涂层各道次间的搭接带宽度占各道次宽度的30%，激光熔覆涂层的厚度为0.6mm；所述熔覆材料是304（0Cr18Ni9）不锈钢粉末，平均粒度为150目；
（4）熔覆完毕的机械零件冷却后进行车削、磨削和拋光，使得激光熔覆涂层的厚度为0.3mm左右，粗糙度为~Ra0.04；
（5）车削、磨削和拋光完毕的机械零件经过除油和除污，放入预热炉中预热到400℃，保温40min；
（6）将预热后的机械零件移入盐浴氮化炉，盐浴氮化炉中的熔盐各组分的质量百分比为：氰酸钠35%、尿素20%、碳酸钾15%、氯化钾30%，熔盐的温度为550℃，氮化处理时间为4h；得到的渗氮层的形貌如图1所示（硬化层硬度为1080HV0.05，硬化层厚度约为22微米，过渡层硬度为HV370HV0.05，熔覆层硬度为193HV0.05）；
（7）机械零件空冷至100℃以下进行水洗、干燥；
（8）最后采用羊绒毡进行抛光处理。

Claims (4)

1.一种激光熔覆不锈钢涂层复合氮化工艺，其特征是，包括以下步骤：
（1）将机械零件表面进行除油和除污处理；
（2）对机械零件进行激光熔覆不锈钢涂层，激光熔覆涂层厚度为0.5-1mm；
（3）熔覆完毕的机械零件冷却后进行车削、磨削和抛光处理，使得激光熔覆涂层的厚度为0.2~0.7mm，粗糙度为~Ra0.04；
（4）车削、磨削和拋光完毕的机械零件经过除油和除污处理；
（5）将步骤（4）处理后的机械零件在预热炉中预热到400℃，保温40min；
（6）将预热后的机械零件移入盐浴氮化炉进行氮化处理，在激光熔覆层上形成渗氮层，渗氮层的白亮层（硬化层）深度为0.01~0.05mm。
2.如权利要求1所述的激光熔覆不锈钢涂层复合氮化工艺，其特征是：所述机械零件的材料为中碳钢或中碳合金钢。
3.如权利要求1所述的激光熔覆不锈钢涂层复合氮化工艺，其特征是：所述步骤（2）中进行激光熔覆时，熔覆涂层各道次间的搭接带宽度占各道次宽度的30%-50%。
4.如权利要求1所述的激光熔覆不锈钢涂层复合氮化工艺，其特征是：所述氮化处理具体过程为：将机械零件放置在吊篮框中，然后整体放入盐浴氮化炉，盐浴氮化炉中的熔盐各组分的质量百分比为：氰酸钠30~40%、尿素15~25%、碳酸钾10~20%、氯化钾20~40%，熔盐的温度为500~600℃，氮化处理时间为2~10h。
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