CN1202534A - 金属表面等离子喷涂后激光熔覆制备陶瓷涂层的方法 - Google Patents

金属表面等离子喷涂后激光熔覆制备陶瓷涂层的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1202534A
CN1202534A CN98101293A CN98101293A CN1202534A CN 1202534 A CN1202534 A CN 1202534A CN 98101293 A CN98101293 A CN 98101293A CN 98101293 A CN98101293 A CN 98101293A CN 1202534 A CN1202534 A CN 1202534A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coating
laser
ceramic coating
powder
ceramic
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.)
Granted
Application number
CN98101293A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1112460C (zh
Inventor
李言祥
马剑
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.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua 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 Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN98101293A priority Critical patent/CN1112460C/zh
Publication of CN1202534A publication Critical patent/CN1202534A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1112460C publication Critical patent/CN1112460C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

本发明涉及一种金属表面等离子喷涂后激光熔覆制备陶瓷涂层的方法,该方法是先在金属表面用等离子喷涂方法制备陶瓷涂层,然后在激光照射的同时,将陶瓷粉末喷向涂层表面,对陶瓷涂层进行二次熔覆处理。用本发明的方法制备的激光熔覆陶瓷涂层,涂层内部致密、无孔隙和裂纹等缺陷,涂层厚度可达几百微米。

Description

金属表面等离子喷涂后激光熔覆制备陶瓷涂层的方法
本发明涉及一种金属表面等离子喷涂后激光熔覆制备陶瓷涂层的方法，属材料科学技术领域。
在金属表面制备陶瓷涂层，目前已有的方法是气相沉积(包括物理气相沉积PVD和化学沉积CVD)和等离子喷涂。气相沉积存在的主要问题是沉积速度慢，涂层薄，一般只能得到几至几十微米厚度的涂层，难以实现制备热障层等涂覆目的，如1994年机械工程出版社出版的“表面涂层技术”中介绍。等离子喷涂的特点是涂覆速度快，效率高，可以达到较大厚度(几百微米至毫米级)，但存在涂层孔隙率大，涂层中陶瓷颗粒之间，涂层与基体之间结合不强(点接触或小面积粘合)等问题，涂层的耐磨性、耐蚀性和耐冲击性都受到很大限制，如1990年“表面工程”杂志，第六卷第3号的185～193页介绍。近年来，许多研究人员试图用激光重熔处理方法来改善等离子喷涂陶瓷层的质量(消除孔隙，增强结合)，但激光处理后涂层出现的裂纹问题一直没有能够解决。如“材料工艺技术”，1997年出版，第4-8页介绍。
本发明的目的是研究一种金属表面等离子喷涂后激光熔覆制备陶瓷涂层的方法，在金属基体表面制备连续、致密、无孔隙和裂纹等缺陷，厚度可以达到几百微米至毫米级的高质量陶瓷涂层，并且用较高的涂覆效率制备大面积涂层。与传统的气相沉积方法相比，涂层厚度要有很大提高(提高一个数量级)，不仅能达到耐磨、耐蚀目的，而且能达到作热障涂层的要求。与等离子喷涂方法相比，涂层质量要有很大提高，涂层中不能有孔隙等缺陷，涂层结构从烧结型变为结晶型，结合强度得到大大提高，同时不减小涂层厚度。
本发明金属表面等离子喷涂后激光熔覆制备陶瓷涂层的方法，包括如下各步骤：
第一步，对金属表面(可以是变形铝合金，铸造铝合金，钢等各种适合于进行热喷涂、等离子喷涂的金属)进行清洗(去油)和喷砂(毛化)。
第二步，用火焰喷涂方法制备打底层(常规工艺，打底层材料一般可用镍包铝)，起增强结合和缓冲作用，以利于陶瓷涂层附着在金属基体上并避免涂层开裂。打底层厚度为30～60微米。
第三步，用等离子喷涂方法制备陶瓷涂层(涂层材料为氧化物陶瓷：如Al2O3.SiO2.Al2O3+TiO2等)，厚度为50～100微米。
第四步，在激光照射的同时，将陶瓷粉未喷向上述涂层表面，对陶瓷涂层进行二次熔覆处理。在送粉法激光熔覆过程中，在适当的激光功率密度(1～10×104W/cm2)、扫描速度(3～30mm/s)、送粉角度(45～70°)、粉嘴离基体距离(5～15mm)，送粉速度(0.5～10g/s)等条件下，陶瓷粉穿越激光束，与激光束相互作用产生等离子弧，在激光和等离子弧的联合作用下，在光斑位置形成陶瓷涂层。
应用本发明的制备方法，可以实现在包括难于用激光熔覆的铝合金在内的金属表面涂覆陶瓷涂层，而且涂层内部致密、无孔隙和裂纹等缺陷，涂层质量优于已有的各种陶瓷涂覆工艺所能获得的质量。涂层厚度可达几百微米，大于已有的各种陶瓷涂覆工艺所能获得的厚度。
附图说明：
图1是本发明的制备工艺原理图。
图2是已有技术的等离子喷涂层表面形貌图。
图3是已有技术激光重熔等离子喷涂陶瓷层表面形貌图。
图4是本发明的激光二次熔覆陶瓷层表面形貌图。
图5是本发明的激光二次熔覆陶瓷层的断面结构表面形貌图。
图1中，1是金属基体，2是等离子喷涂陶瓷涂层，3是等离子弧，4是陶瓷粉未，5是激光束，6是二次熔覆陶瓷涂层。
下面介绍本发明的实施例：
例1，金属基体：变形铝合金LY12CZ。陶瓷涂层材料：纯氧化铝粉未(METCO105SFP，含Al2O3 99.5％)，激光二次熔覆参数：激光功率2KW，光斑直径5mm(激光功率密度为1.02×104W/cm2)，扫描速度10mm/s，粉嘴距基体距离10mm，送粉角度60°，送粉量2g/min，搭接率30％。
熔覆效果见如图4和图5所示：涂层内部致密、连续、无孔隙和裂纹等缺陷，与基体结合紧密。厚度约为300微米。
例2，金属基体：铸造铝合金ZL104。陶瓷材料：氧化铝和氧化钛混合粉未(60％Al2O3+40％TiO2)，激光二次熔覆参数：激光功率2.5KW，光斑直径4mm(激光功率密度1.98×104W/cm2)，扫描速度20mm/s，粉嘴距基体距离10mm，送粉角度70°，送粉量2g/min，搭接率30％。
熔覆效果：涂层内部致密、连续、无孔隙和裂纹等缺陷，与基体结合紧密。厚度约为200微米。
例3：金属基体：碳钢。陶瓷材料：灰色氧化铝粉未(METCO101，含Al2O394％，TiO2 2.5％，SiO2 2.0％，FeO2 1.0％)，激光二次熔覆参数：激光功率2KW，光斑直径4mm(激光功率密度1.59×104W/cm2)，扫描速度10mm/s，粉嘴距基体距离10mm，送粉角度60°，送粉量1.5g/min，搭接率60％。
熔覆效果：涂层内部致密、连续、无孔隙和裂纹等缺陷，与基体结合紧密。厚度约为350微米。

Claims (4)

1、一种金属表面等离子喷涂后激光熔覆制备陶瓷涂层的方法，该方法包括：
(1)对金属表面进行清洗和喷砂；
(2)用火焰喷涂方法制备打底层，打底层厚度为30～60微米；
(3)用等离子喷涂方法制备陶瓷涂层，涂层厚度为50～100微米；
其特征在于还包括：
(4)在激光照射的同时，将陶瓷粉未喷向上述涂层表面，对陶瓷涂层进行二次熔覆处理，其工艺参数为：激光功率密度为1.02×104W/cm2，激光扫描速度为3～30mm/秒，送粉角度为45～70°，粉嘴与基体距离为5～15mm，送粉速度为0.5～10g/秒。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的打底层材料为镍包侣。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的陶瓷涂层为氧化物陶瓷。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的二次熔覆陶瓷涂层中陶瓷粉未为氧化物陶瓷。
CN98101293A 1998-04-17 1998-04-17 金属表面等离子喷涂后激光熔覆制备陶瓷涂层的方法 Expired - Fee Related CN1112460C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN98101293A CN1112460C (zh) 1998-04-17 1998-04-17 金属表面等离子喷涂后激光熔覆制备陶瓷涂层的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN98101293A CN1112460C (zh) 1998-04-17 1998-04-17 金属表面等离子喷涂后激光熔覆制备陶瓷涂层的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1202534A true CN1202534A (zh) 1998-12-23
CN1112460C CN1112460C (zh) 2003-06-25

Family

ID=5216590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN98101293A Expired - Fee Related CN1112460C (zh) 1998-04-17 1998-04-17 金属表面等离子喷涂后激光熔覆制备陶瓷涂层的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1112460C (zh)

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1312795C (zh) * 2004-12-06 2007-04-25 华中科技大学 固体氧化物燃料电池三合一电极的制作方法
CN100402164C (zh) * 2005-07-14 2008-07-16 中南大学 固体润滑、封严涂层的制备方法
CN101913019A (zh) * 2010-07-23 2010-12-15 常熟市精工模具制造有限公司 等离子堆焊玻璃模具的方法
CN101693986B (zh) * 2009-10-19 2011-01-05 江苏大学 镁合金表面致密厚防护层的制备方法
CN102424944A (zh) * 2011-12-08 2012-04-25 九江学院 一种激光重熔三元硼化物金属陶瓷梯度涂层的方法
CN102452028A (zh) * 2010-10-24 2012-05-16 西南交通大学 陶瓷母模的修补方法
CN101074473B (zh) * 2006-03-20 2012-05-30 东京毅力科创株式会社 半导体加工装置用陶瓷覆盖部件
CN102861990A (zh) * 2012-10-17 2013-01-09 山东电力集团公司电力科学研究院 一种提高铝合金激光焊接过程中熔深的方法
CN103103469A (zh) * 2012-12-11 2013-05-15 龙口市丛林铝材有限公司 一种铝合金耐磨涂层的制备方法
CN101868315B (zh) * 2007-11-22 2013-06-12 高级交互材料科学有限公司 净形或近净形粉末冶金方法
CN103890223A (zh) * 2011-11-02 2014-06-25 东华隆株式会社 喷涂覆膜中的致密化层的形成方法、和喷涂覆膜被覆构件
CN104233163A (zh) * 2014-09-29 2014-12-24 中国石油集团工程设计有限责任公司 一种高含盐和湿硫化氢工况压力容器用金属防腐涂层及其制备方法
CN104250812A (zh) * 2013-06-28 2014-12-31 丹阳宏图激光科技有限公司 铝合金表面的激光熔覆工艺
CN105060941A (zh) * 2015-08-31 2015-11-18 温州泓呈祥科技有限公司 一种用于陶瓷锅的等离子喷涂陶瓷复合涂层的制备方法
CN105200364A (zh) * 2015-11-11 2015-12-30 无锡清杨机械制造有限公司 一种生成陶瓷涂层的方法
CN105861976A (zh) * 2016-03-29 2016-08-17 常州大学 一种在不锈钢表面制备Ti(CN)涂层的技术方法
CN106282892A (zh) * 2016-11-18 2017-01-04 无锡明盛纺织机械有限公司 一种铝合金超音速火焰喷涂Si‑Cr‑Mn‑W‑Al耐磨涂层的方法
CN106283046A (zh) * 2016-11-18 2017-01-04 无锡明盛纺织机械有限公司 一种铝合金Cr‑Mn‑Si‑C‑Ni‑Cu‑Al耐磨涂层的方法
CN106282891A (zh) * 2016-11-18 2017-01-04 无锡明盛纺织机械有限公司 一种铝合金超音速火焰喷涂SiC‑Si‑Cr‑B‑Al耐磨涂层的方法
CN106283048A (zh) * 2016-11-18 2017-01-04 无锡明盛纺织机械有限公司 一种铝合金高频熔覆耐磨涂层的方法
CN106350761A (zh) * 2016-10-13 2017-01-25 南京工程学院 一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法
CN106435456A (zh) * 2016-11-18 2017-02-22 无锡明盛纺织机械有限公司 一种梯度复合耐磨涂层的制备方法
CN106435435A (zh) * 2016-11-18 2017-02-22 无锡明盛纺织机械有限公司 一种铝合金超音速火焰喷涂耐磨涂层的方法
CN107130241A (zh) * 2017-07-12 2017-09-05 山东胜利万德胜石油技术服务有限公司 一种抽油杆、抽油杆接箍的表面激光熔覆方法
CN107319948A (zh) * 2017-08-09 2017-11-07 泾县信达工贸有限公司 一种不粘无毒电饭煲内胆涂层
CN112063951A (zh) * 2020-08-13 2020-12-11 张家港润盛科技材料有限公司 一种镁铝合金表面激光熔覆自润滑涂层及其施工方法
CN115572974A (zh) * 2022-10-17 2023-01-06 中国船舶集团有限公司第七一一研究所 复合涂层及其制备方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105970221A (zh) * 2016-03-23 2016-09-28 马鞍山金晟工业设计有限公司 一种环保多功能涂层材料
CN105970144A (zh) * 2016-03-23 2016-09-28 马鞍山金晟工业设计有限公司 一种纳米隔热涂层材料
CN105970220A (zh) * 2016-03-23 2016-09-28 马鞍山金晟工业设计有限公司 一种抗菌耐蚀涂层材料

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61113755A (ja) * 1984-11-09 1986-05-31 Yoshikawa Kogyo Kk 高耐蝕・耐熱性セラミツク溶射被膜形成金属材の製造方法
CN1081721A (zh) * 1992-07-27 1994-02-09 华中理工大学 一种在金属表面激光熔覆耐磨层的方法
US5576069A (en) * 1995-05-09 1996-11-19 Chen; Chun Laser remelting process for plasma-sprayed zirconia coating
CN1137503A (zh) * 1995-06-07 1996-12-11 中国科学院金属腐蚀与防护研究所 高韧性长寿命氧化物陶瓷隔热涂层

Cited By (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1312795C (zh) * 2004-12-06 2007-04-25 华中科技大学 固体氧化物燃料电池三合一电极的制作方法
CN100402164C (zh) * 2005-07-14 2008-07-16 中南大学 固体润滑、封严涂层的制备方法
CN101074473B (zh) * 2006-03-20 2012-05-30 东京毅力科创株式会社 半导体加工装置用陶瓷覆盖部件
CN101868315B (zh) * 2007-11-22 2013-06-12 高级交互材料科学有限公司 净形或近净形粉末冶金方法
CN101693986B (zh) * 2009-10-19 2011-01-05 江苏大学 镁合金表面致密厚防护层的制备方法
CN101913019A (zh) * 2010-07-23 2010-12-15 常熟市精工模具制造有限公司 等离子堆焊玻璃模具的方法
CN101913019B (zh) * 2010-07-23 2012-03-28 常熟市精工模具制造有限公司 等离子堆焊玻璃模具的方法
CN102452028A (zh) * 2010-10-24 2012-05-16 西南交通大学 陶瓷母模的修补方法
CN103890223A (zh) * 2011-11-02 2014-06-25 东华隆株式会社 喷涂覆膜中的致密化层的形成方法、和喷涂覆膜被覆构件
CN103890223B (zh) * 2011-11-02 2016-02-03 东华隆株式会社 喷涂覆膜中的致密化层的形成方法、和喷涂覆膜被覆构件
CN102424944A (zh) * 2011-12-08 2012-04-25 九江学院 一种激光重熔三元硼化物金属陶瓷梯度涂层的方法
CN102861990A (zh) * 2012-10-17 2013-01-09 山东电力集团公司电力科学研究院 一种提高铝合金激光焊接过程中熔深的方法
CN102861990B (zh) * 2012-10-17 2014-11-05 山东电力集团公司电力科学研究院 一种提高铝合金激光焊接过程中熔深的方法
CN103103469A (zh) * 2012-12-11 2013-05-15 龙口市丛林铝材有限公司 一种铝合金耐磨涂层的制备方法
CN104250812A (zh) * 2013-06-28 2014-12-31 丹阳宏图激光科技有限公司 铝合金表面的激光熔覆工艺
CN104250812B (zh) * 2013-06-28 2016-06-29 丹阳宏图激光科技有限公司 铝合金表面的激光熔覆工艺
CN104233163A (zh) * 2014-09-29 2014-12-24 中国石油集团工程设计有限责任公司 一种高含盐和湿硫化氢工况压力容器用金属防腐涂层及其制备方法
CN104233163B (zh) * 2014-09-29 2016-08-24 中国石油集团工程设计有限责任公司 一种高含盐和湿硫化氢工况压力容器用金属防腐涂层及其制备方法
CN105060941A (zh) * 2015-08-31 2015-11-18 温州泓呈祥科技有限公司 一种用于陶瓷锅的等离子喷涂陶瓷复合涂层的制备方法
CN105200364A (zh) * 2015-11-11 2015-12-30 无锡清杨机械制造有限公司 一种生成陶瓷涂层的方法
CN105861976B (zh) * 2016-03-29 2019-05-28 常州大学 一种在不锈钢表面制备Ti(CN)涂层的技术方法
CN105861976A (zh) * 2016-03-29 2016-08-17 常州大学 一种在不锈钢表面制备Ti(CN)涂层的技术方法
CN106350761A (zh) * 2016-10-13 2017-01-25 南京工程学院 一种基于同步碾压的激光熔覆层制备方法
CN106435456A (zh) * 2016-11-18 2017-02-22 无锡明盛纺织机械有限公司 一种梯度复合耐磨涂层的制备方法
CN106283048A (zh) * 2016-11-18 2017-01-04 无锡明盛纺织机械有限公司 一种铝合金高频熔覆耐磨涂层的方法
CN106282891A (zh) * 2016-11-18 2017-01-04 无锡明盛纺织机械有限公司 一种铝合金超音速火焰喷涂SiC‑Si‑Cr‑B‑Al耐磨涂层的方法
CN106283046A (zh) * 2016-11-18 2017-01-04 无锡明盛纺织机械有限公司 一种铝合金Cr‑Mn‑Si‑C‑Ni‑Cu‑Al耐磨涂层的方法
CN106435435A (zh) * 2016-11-18 2017-02-22 无锡明盛纺织机械有限公司 一种铝合金超音速火焰喷涂耐磨涂层的方法
CN106282892A (zh) * 2016-11-18 2017-01-04 无锡明盛纺织机械有限公司 一种铝合金超音速火焰喷涂Si‑Cr‑Mn‑W‑Al耐磨涂层的方法
CN107130241A (zh) * 2017-07-12 2017-09-05 山东胜利万德胜石油技术服务有限公司 一种抽油杆、抽油杆接箍的表面激光熔覆方法
CN107319948A (zh) * 2017-08-09 2017-11-07 泾县信达工贸有限公司 一种不粘无毒电饭煲内胆涂层
CN112063951A (zh) * 2020-08-13 2020-12-11 张家港润盛科技材料有限公司 一种镁铝合金表面激光熔覆自润滑涂层及其施工方法
CN115572974A (zh) * 2022-10-17 2023-01-06 中国船舶集团有限公司第七一一研究所 复合涂层及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1112460C (zh) 2003-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1112460C (zh) 金属表面等离子喷涂后激光熔覆制备陶瓷涂层的方法
CN102041503B (zh) 铜及铜合金表面激光熔覆复合耐磨层及制备方法
CN1196810C (zh) 金属表面熔覆涂层特别是梯度涂层的方法
Zhang et al. Characterization on laser clad nickel based alloy coating on pure copper
CN101139709A (zh) 一种用于钛合金表面获得高适配耐磨钛基复合材料的方法
CN1962942A (zh) 等离子控制原位生成TiC/金属复合熔覆层的方法
CN104152895A (zh) 一种钛合金表面金属间化合物基陶瓷复合涂层的制备工艺
Rao et al. Abrasion, sliding wear, corrosion, and cavitation erosion characteristics of a duplex coating formed on AZ31 Mg alloy by sequential application of cold spray and plasma electrolytic oxidation techniques
Tailor et al. A review on plasma sprayed Al-SiC composite coatings
CN107177843B (zh) 一种激光熔覆复合粉及应用
Rukanskis Control of metal surface mechanical and tribological characteristics using cost effective electro-spark deposition
Winnicki et al. Preliminary studies of TiO2 nanopowder deposition onto metallic substrate by low pressure cold spraying
CN112159982A (zh) 一种含内生氧化铝增强相的高熵合金涂层及制备方法
CN114107873A (zh) 一种梯度金属陶瓷复合涂层及其制备方法
CN108677187A (zh) 基于多热源熔覆的镁基复合材料及其制备方法
Tan et al. Effect of WC particle size on the microstructure and tribological properties of high-speed laser cladding Ni/WC composite coatings
CN111270191B (zh) 一种提升钛合金基体高温蠕变性能的方法
Chi et al. Effect of Cu on the high-temperature wear behavior of FeAl-TiB2 coatings produced by extreme high-speed laser cladding
CN1313644C (zh) 铸铝表面激光组装纳米Al2O3/TiO2镀层的方法
Morimoto et al. Improvement of solid cold sprayed TiO2–Zn coating with direct diode laser
CN113774311B (zh) 一种熵梯度合金涂层及其制备方法
Zhao et al. The microstructure of spray‐formed Ti‐6Al‐4V/SiCf metal‐matrix composites
CN1313643C (zh) 不锈钢表面激光组装镍基纳米WC/Co复合镀层的方法
CN108754399B (zh) 一种耐高温氟化熔盐腐蚀的二硼化钛涂层及其制备方法
CN111088485A (zh) 一种基于梯度熔覆的镁基复合材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee