專利名稱：一種激光熔覆MoB/CoCr金屬陶瓷涂層及其制備方法
技術領域：
本發明屬于金屬陶瓷復合涂層技術領域，特別是提供了一種激光熔覆MoB/CoCr 金屬陶瓷涂層及其制備方法。
背景技術：
在金屬表面制備金屬陶瓷涂層的工藝方法主要有熱噴涂法、噴焊、自蔓延燒結合成、氣相沉積(包括物理氣相沉積PVD和化學沉積CVD)等。氣相沉積存在的主要問題是設備昂貴，沉積速度慢，一般只能得到幾至幾十微米厚度的涂層，且制備的金屬陶瓷涂層在熱循環中會產生裂紋。自蔓延燒結合成存在若不施壓涂層致密性差的問題。噴焊法難于制備硬質顆粒體積分數高的金屬陶瓷涂層，難于發揮以提高硬質相比例來強化金屬陶瓷涂層耐磨性。熱噴涂方法包括火焰噴涂、超音速火焰噴涂及等離子噴涂等。但當噴涂材料為納米結構材料時，火焰及等離子焰流的高溫特性，使得納米材料極易氧化、分解及晶粒長大等一系列不利的反應，同時由于熱應力的原因使得涂層中存在層間裂紋，從而降低整個涂層的耐磨和耐蝕性能。等離子噴涂的特點是涂覆速度快，效率高，可以達到幾百微米至毫米級的厚度，但存在涂層孔隙率大，涂層中陶瓷顆粒之間，涂層與基體之間結合不強等問題， 涂層的耐磨性、耐蝕性和耐沖擊性都受到很大限制。如采用熱噴涂技術制備WC-12%Co、 WC-10%CO-4%Cr、CO-30%Cr-4%W-l. 2%C等不易與熔融鋁硅合金反應的噴涂涂層，雖然能夠部分延長部件的使用壽命，但是由于在鋁硅合金不斷的熱沖擊作用下，這些涂層表面都會產生裂縫，甚至涂層與基體之間脫離，從而使得熔融態鋁硅滲入到基體中，并發生反應。
發明內容
本發明其目的就在于克服以上缺陷而提供一種激光熔覆MoB/CoCr金屬陶瓷涂層及其制備方法，涂層厚度要有較大提高，可達到耐磨、耐蝕目的；涂層質量要有很大提高，涂層中不能有孔隙率和裂紋等缺陷，涂層結構致密，結合強度得到很大提高。本發明為了實現上述目的而采取的技術方案包括，一種激光熔覆MoB/CoCr金屬陶瓷涂層由涂層材料MoB/CoCr成分按重量百分比計算其成分為Co22. 5%，Crl9. 7%， B9. 5%，1. 6%W，余量為Mo，其制備方法的具體步驟如下
以45號鋼為基體，涂層材料為MoB/CoCr金屬陶瓷。采用沈陽大陸激光成套設備有限公司生產的5kW，C02激光器進行熔覆表面處理，由此獲得致密，無孔隙和裂紋的快速凝固組
幺口
/Ν ο涂層材料MoB/CoCr成分按重量百分比計算其成分為Co22. 5%，Crl9. 7%，B9. 5%， 1. 6%W，余量為Mo。涂層工藝為功率為1. 7 1. 8kff,激光掃描速度20(T500mm/S，搭接率30% 40%，，光斑直徑5mm。以45號鋼為基體進行激光熔覆處理，組織結構分析發現，激光熔覆層組織致密、 無孔隙和裂紋。性能測試表明，激光熔覆層的顯微硬度達到1686 2020MPa。
本發明為了實現上述目的而采取的技術方案包括，一種激光熔覆MoB/CoCr金屬陶瓷涂層，金屬陶瓷涂層材料為MoB/CoCr金屬陶瓷，按重量百分比計算其成分為 Co22. 5%, Crl9. 7%, B9. 5%, 1. 6%W，余量為 Mo。其制備方法按以下步驟進行 1)45號鋼表面活化處理
對45號鋼表面進行噴砂處理或使用60#砂紙對45號鋼進行粗化處理，去除表面銹跡， 以增強45號鋼表面與熔覆層的結合強度，然后用丙酮清洗去除油污，最后在低溫(<100°C) 下烘干。2)準備涂層材料，預置涂層
首先將粒度為15 45 μ m、化學成分(按質量百分比)為Co22. 5%，Crl9. 7%，B9. 5%，1. 6%ff, 余量為Mo的MoB/CoCr金屬陶瓷粉末在干燥箱中150°C左右進行烘干后，將MoB/CoCr金屬陶瓷粉末與粘結劑攪拌均勻混合成比例為3:1 (質量比)的糊狀或膏狀混合物，均勻涂覆在表面活化處理后的45號鋼表面上，進行壓實和表面物理平整，預涂覆粉末厚度為1mm，然后置入干燥箱中80°C以下烘干或自然風干。3)激光熔覆制備MoB/CoCr金屬陶瓷涂層
將預置好MoB/CoCr金屬陶瓷的45號鋼放置到激光器的機床上，進行激光熔覆處理， 激光熔覆工藝參數為功率為1.7 1.8kw，激光掃描速度20(T500mm/S，搭接率30% 40%， 光斑直徑5mm，組織結構分析發現，激光宏觀形貌熔覆層平整、致密、無缺陷；熔覆層組織內部致密、無氣孔和裂紋等缺陷，激光熔覆層的顯微硬度為1686 2020MPa，熔覆層厚度為 345 450 μ m0所述的激光熔覆處理過程中采用氬氣作為保護氣體。與現有技術相比，本發明的優點在于，由于是在激光熔覆過程中采用氬氣保護，涂層材料無燒損，從而保持其原有的高硬度、高耐磨性和高耐蝕性；涂層內部致密、無孔隙和裂紋等缺陷，涂層質量優于已有的各種金屬陶瓷涂覆工藝所能獲得的質量。
具體實施例方式實施例1
本實施例是在Φ 60 X 35mm的45號鋼表面采用5kW，C02激光器進行激光熔覆金屬陶瓷涂層，其制備按以下步驟進行 1. 45號鋼表面活化處理
對45號鋼表面進行噴砂處理或使用60#砂紙對45號鋼進行粗化處理，去除表面銹跡， 以增強45號鋼表面與熔覆層的結合強度，然后用丙酮清洗去除油污，最后在低溫(<100°C ) 下烘干。2.準備涂層材料，預置涂層
首先將粒度為15 45 μ m、化學成分(按質量百分比)為Co22. 5%，Crl9. 7%，B9. 5%，1. 6%ff, 余量為Mo的MoB/CoCr金屬陶瓷粉末在干燥箱中150°C左右進行烘干后，將MoB/CoCr金屬陶瓷粉末與粘結劑攪拌均勻混合成比例為3:1 (質量比)的糊狀或膏狀混合物，均勻涂覆在表面活化處理后的45號鋼表面上，進行壓實和表面物理平整，預涂覆粉末厚度為Imm左右， 然后置入干燥箱中80°C以下烘干或自然風干。
3.激光熔覆制備MoB/CoCr金屬陶瓷涂層
將預置好MoB/CoCr金屬陶瓷的45號鋼放置到激光器的機床上，進行激光熔覆處理，激光熔覆工藝參數為功率為1. 8kff,激光掃描速度200mm/s，搭接率30%，光斑直徑5mm。組織結構分析發現，激光宏觀形貌熔覆層平整、致密、無缺陷；熔覆層組織內部致密、無氣孔和裂紋等缺陷。激光熔覆層的顯微硬度為1706，熔覆層厚度為450 μ m。實施例2:
本實施例是在Φ 60 X 35mm的45號鋼表面采用5kW，C02激光器進行激光熔覆金屬陶瓷涂層，其制備按以下步驟進行 1. 45號鋼表面活化處理
對45號鋼表面使用60#砂紙對45號鋼進行粗化處理，去除表面氧化物和銹跡，然后用丙酮清洗去除油污，自然風干。2.準備涂層材料，預置涂層
首先將粒度為15 45 μ m、化學成分(按質量百分比)為Co22. 5%，Crl9. 7%，B9. 5%，1. 6%ff, 余量為Mo的MoB/CoCr金屬陶瓷粉末在干燥箱中150°C左右進行烘干后，將MoB/CoCr金屬陶瓷粉末與粘結劑攪拌均勻混合成比例為3:1 (質量比)的糊狀或膏狀混合物，均勻涂覆在表面活化處理后的45號鋼表面上，進行壓實和表面物理平整，預涂覆粉末厚度為Imm左右， 然后自然風干。3.激光熔覆制備MoB/CoCr金屬陶瓷涂層
將預置好MoB/CoCr金屬陶瓷的45號鋼放置到激光器的機床上，進行激光熔覆處理，激光熔覆工藝參數為功率為1. 7kff,激光掃描速度400mm/s，搭接率30%，光斑直徑3mm。組織結構分析發現，激光宏觀形貌熔覆層平整、致密；熔覆層組織內部致密、無氣孔和裂紋等缺陷。激光熔覆層的顯微硬度為1686，熔覆層厚度為345 μ m。實施例3
本實施例是在Φ 60 X 35mm的45號鋼表面采用5kW，C02激光器進行激光熔覆金屬陶瓷涂層，其制備按以下步驟進行 1. 45號鋼表面活化處理
對45號鋼表面使用60#砂紙對45號鋼進行粗化處理，去除表面氧化物和銹跡，然后用丙酮清洗去除油污，自然風干。2.準備涂層材料，預置涂層
首先將粒度為15 45 μ m、化學成分(按質量百分比)為Co22. 5%，Crl9. 7%，B9. 5%，1. 6%ff, 余量為Mo的MoB/CoCr金屬陶瓷粉末在干燥箱中150°C左右進行烘干后，將MoB/CoCr金屬陶瓷粉末與粘結劑攪拌均勻混合成比例為3:1 (質量比)的糊狀或膏狀混合物，均勻涂覆在表面活化處理后的45號鋼表面上，進行壓實和表面物理平整，預涂覆粉末厚度為Imm左右， 然后自然風干。3.激光熔覆制備MoB/CoCr金屬陶瓷涂層
將預置好MoB/CoCr金屬陶瓷的45號鋼放置到激光器的機床上，進行激光熔覆處理，激光熔覆工藝參數為功率為1.8kW，激光掃描速度600mm/s，搭接率40%，光斑直徑3mm。組織結構分析發現，激光宏觀形貌熔覆層平整、致密；熔覆層組織內部致密、無氣孔和裂紋等缺陷。激光熔覆層的顯微硬度為2020，熔覆層厚度為411 μ m。
權利要求
1.一種激光熔覆MoB/CoCr金屬陶瓷涂層，其特征在于金屬陶瓷涂層材料為MoB/CoCr 金屬陶瓷，按重量百分比計算其成分為Co22. 5%，Cr 19. 7%，B9. 5%，1. 6%W，余量為Mo。
2.一種激光熔覆MoB/CoCr金屬陶瓷制備方法，其特征在于45鋼作為基體材料，通過表面預處理之后，將MoB/CoCr與粘結劑攪拌均勻混合的膏狀物均勻涂覆在基體表面，進行壓實和表面物理平整，預涂覆粉末厚度為1mm，置入干燥箱中80°C以下烘干或自然風干，采用5kW，CO2激光器進行激光熔覆；激光熔覆工藝參數為功率為1. 7^1. 8kw，激光掃描速度 20(T500mm/s，搭接率30% 40%，光斑直徑5mm。
3.根據權力要求2所述的一種激光熔覆制備MoB/CoCr金屬陶瓷涂層制備方法，其特征在于激光熔覆處理過程中采用氬氣作為保護氣體。
4.根據權力要求1所述的一種激光熔覆MoB/CoCr金屬陶瓷涂層，其特征在于激光熔覆制備的MoB/CoCr金屬陶瓷涂層厚度范圍為345、50 μ m。
5.根據權力要求1所述的一種激光熔覆MoB/CoCr金屬陶瓷涂層，其特征在于激光熔覆制備的MoB/CoCr金屬陶瓷涂層平均顯微硬度為1686 2020MPa。
全文摘要
本發明提供了一種激光熔覆MoB/CoCr金屬陶瓷涂層制備方法，以MoB/CoCr金屬陶瓷作為涂層材料，其中按重量百分比計算其成分為Co22.5%，Cr19.7%，B9.5%，1.6%W，余量為Mo。本發明優點在于制備的激光熔覆MoB/CoCr金屬陶瓷涂層，涂層內部致密，無孔隙和裂紋等缺陷，涂層厚度可達幾百微米。在激光熔覆過程中采用氬氣保護，涂層材料無燒損，從而保持其原有的高硬度、高耐磨性和耐蝕性。
文檔編號C23C24/10GK102383125SQ20111034548
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月4日 優先權日2011年11月4日
發明者李丹, 林厚勤, 白小波, 陳梟 申請人:九江學院