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一種鋁合金Cr?B?Si?C?Ni?Cu?Al耐磨涂層的方法與流程

文檔序號(hào):12251669閱讀:247來源:國(guó)知局

本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種鋁合金Cr-B-Si-C-Ni-Cu-Al耐磨涂層的方法。



背景技術(shù):

材料學(xué)科學(xué)家及工程技術(shù)人員一直對(duì)鋁基材料進(jìn)行不斷深入的研究,鋁基材料也由傳統(tǒng)的鑄造鋁合金發(fā)展到改性鋁合金和鋁基復(fù)合材料。鋁基復(fù)合材料使得鋁合金的耐磨性和強(qiáng)度等綜合機(jī)械性能到了大幅度提高。然而,鋁基材料熔點(diǎn)低、硬度低和耐磨性差的缺陷仍沒有得到根本的克服,這在很大程度上限制了鋁合金的應(yīng)用范圍。多年來,為了克服鋁合金的不足,鋁合金的整體改性和表面改性一直是人們努力的方向。

激光熔覆技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)及激光熔覆涂層的優(yōu)異性能,各國(guó)學(xué)者和技術(shù)人員均在不斷地對(duì)其進(jìn)行深入研究,不斷地開拓其應(yīng)用領(lǐng)域。隨著材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用科學(xué)、自動(dòng)控制技術(shù)及激光熔覆技術(shù)自身的發(fā)展,激光熔覆技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的多個(gè)方面已獲得應(yīng)用或者存在巨大潛在應(yīng)用。

通過在普通材料表面激光熔覆具有特定性能的異質(zhì)村料,可以獲得具有特定性能的優(yōu)質(zhì)涂層,達(dá)到對(duì)普通材料表面改性的目的,延長(zhǎng)零部件使用壽命,擴(kuò)大普通材料的使用范圍。這種表面改性包括改善材料表面的強(qiáng)度、耐磨性、耐腐蝕性(包括酸、堿、鹽腐蝕及氣體腐蝕)及耐高溫性等。

但鋁合金在空氣中極易被氧化,在表面生成一層氧化膜。鋁合金表面的氧化膜的熔點(diǎn)很髙,不易熔化,且其比重比鋁大,因而就會(huì)在激光熔覆產(chǎn)生的熔池中下沉,在界面上形成夾雜或者氣孔,影響熔覆質(zhì)量。要想獲得高質(zhì)量的涂層,就想要辦法盡量除去氧化膜。目前去除Al2O3的方法有機(jī)械法、自造渣元素法及綜合法等。這幾種方法中,綜合法操作較為復(fù)雜,不適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用,主要局限于實(shí)驗(yàn)室研究;機(jī)械法因?yàn)槠洳僮骱?jiǎn)單,應(yīng)用較廣泛,但去除氧化膜不徹底,效果不理想;自造渣元素法目前已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到成功應(yīng)用。因此鋁合金表面進(jìn)行激光熔覆還有難以克服的缺陷。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于提出一種鋁合金Cr-B-Si-C-Ni-Cu-Al耐磨涂層的方法,能夠大幅提高鋁合金的耐磨性能。

本發(fā)明的在先申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N“一種鋁合金激光熔覆Si-Cr-B-W-Al耐磨涂層的方法”,其在鋁合金表面熔覆一層Si-Cr-B-W-Al耐磨涂層,大大提高了鋁合金的耐磨性能。但由于其采用W,其加工困難、熔融共混也存在一定難度,因此本發(fā)明對(duì)其進(jìn)行改進(jìn),以找到替換W的物質(zhì)。

為達(dá)此目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:

一種鋁合金Cr-B-Si-C-Ni-Cu-Al耐磨涂層的方法,其包括:

(1)將鋁合金基材噴砂粗化處理,粗糙度大于Ra25;

(2)將噴砂粗化處理后的鋁合金基材除去表面雜質(zhì);

(3)將Cr 10-14wt%,B 3-4wt%,Si 3.75-4.75wt%,C 0.65-0.75wt%,Ni4-7wt%、Cu 0.5-3wt%和余量鋁的復(fù)合粉末混合均勻,研磨后調(diào)配成料漿;

(4)將所述料漿均勻的涂覆于鋁合金基材表面,在100-140℃下干燥;

(5)采用激光熔覆,其激光功率為2-10kW,光斑寬度3-10mm,掃描速度2-5mm/s,將所述熔覆,得到熔覆于鋁合金表面的Cr-B-Si-C-Ni-Cu-Al耐磨涂層。

本發(fā)明的涂層中,銅的加入,使得合金具有優(yōu)良的減摩作用,同時(shí)在熔覆層與鋁合金基材表面形成穩(wěn)定的金屬間化合物Al2Cu和Al2Cu3等,提供了優(yōu)良的結(jié)合強(qiáng)度。

本發(fā)明所述的耐磨涂層厚度,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)鋁合金基體應(yīng)用環(huán)境的磨損情況來具體選擇,如果磨損嚴(yán)重,則涂層厚一些,如果磨損沒有特別嚴(yán)重,就可以薄一些。本發(fā)明不再就耐磨涂層的厚度進(jìn)行特別限定。

本發(fā)明通過激光熔覆,在鋁合金表面熔覆一層Cr-B-Si-C-Ni-Cu-Al耐磨涂層,其硬度大于325HV0.2,較基體鋁合金性能提高5倍以上。大大增加了鋁合金的耐磨性能。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實(shí)施例1

一種鋁合金Cr-B-Si-C-Ni-Cu-Al耐磨涂層的方法,其包括:

(1)將鋁合金基材噴砂粗化處理,粗糙度大于Ra25;

(2)將噴砂粗化處理后的鋁合金基材除去表面雜質(zhì);

(3)將Cr 10wt%,B 3wt%,Si 3.75wt%,C 0.6wt%,Ni 4wt%、Cu 0.5wt%和余量鋁和余量鋁的復(fù)合粉末混合均勻,研磨后調(diào)配成料漿;

(4)將所述料漿均勻的涂覆于鋁合金基材表面,在100℃下干燥;

(5)采用激光熔覆,其激光功率為2kW,光斑寬度3mm,掃描速度2mm/s,將所述熔覆,得到熔覆于鋁合金表面的Cr-B-Si-C-Ni-Cu-Al耐磨涂層。

本發(fā)明通過激光熔覆,在鋁合金表面熔覆一層Cr-B-Si-C-Ni-Cu-Al耐磨涂層,其硬度為330HV0.2。

實(shí)施例2

一種鋁合金Cr-B-Si-C-Ni-Cu-Al耐磨涂層的方法,其包括:

(1)將鋁合金基材噴砂粗化處理,粗糙度大于Ra25;

(2)將噴砂粗化處理后的鋁合金基材除去表面雜質(zhì);

(3)將Cr 14wt%,B 4wt%,Si 4.75wt%,C 0.75wt%,Ni 7wt%、Cu 3wt%和余量鋁的復(fù)合粉末混合均勻,研磨后調(diào)配成料漿;

(4)將所述料漿均勻的涂覆于鋁合金基材表面,在140℃下干燥;

(5)采用激光熔覆,其激光功率為10kW,光斑寬度10mm,掃描速度5mm/s,將所述熔覆,得到熔覆于鋁合金表面的Cr-B-Si-C-Ni-Cu-Al耐磨涂層。

本發(fā)明通過激光熔覆,在鋁合金表面熔覆一層Cr-B-Si-C-Ni-Cu-Al耐磨涂層,其硬度位328HV0.2。

實(shí)施例3

一種鋁合金Cr-B-Si-C-Ni-Cu-Al耐磨涂層的方法,其包括:

(1)將鋁合金基材噴砂粗化處理,粗糙度大于Ra25;

(2)將噴砂粗化處理后的鋁合金基材除去表面雜質(zhì);

(3)將Cr 11wt%,B 4wt%,Si 4wt%,C 0.7wt%,Ni5wt%、Cu1wt%和余量鋁的復(fù)合粉末混合均勻,研磨后調(diào)配成料漿;

(4)將所述料漿均勻的涂覆于鋁合金基材表面,在100℃下干燥;

(5)采用激光熔覆,其激光功率為6kW,光斑寬度4mm,掃描速度3mm/s,將所述熔覆,得到熔覆于鋁合金表面的Cr-B-Si-C-Ni-Cu-Al耐磨涂層。

本發(fā)明通過激光熔覆,在鋁合金表面熔覆一層Cr-B-Si-C-Ni-Cu-Al耐磨涂層,其硬度大于352HV0.2

實(shí)施例4

一種鋁合金Cr-B-Si-C-Ni-Cu-Al耐磨涂層的方法,其包括:

(1)將鋁合金基材噴砂粗化處理,粗糙度大于Ra25;

(2)將噴砂粗化處理后的鋁合金基材除去表面雜質(zhì);

(3)將Cr 12wt%,B 4wt%,Si 4.25wt%,C 0.68wt%,Ni 6wt%、Cu 2wt%和余量鋁的復(fù)合粉末混合均勻,研磨后調(diào)配成料漿;

(4)將所述料漿均勻的涂覆于鋁合金基材表面,在110℃下干燥;

(5)采用激光熔覆,其激光功率為8kW,光斑寬度6mm,掃描速度3mm/s,將所述熔覆,得到熔覆于鋁合金表面的Cr-B-Si-C-Ni-Cu-Al耐磨涂層。

本發(fā)明通過激光熔覆,在鋁合金表面熔覆一層Cr-B-Si-C-Ni-Cu-Al耐磨涂層,其硬度大于327HV0.2。

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