一种在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112795914A(43)申请公布日2021.05.14(21)申请号202011588470.6(22)申请日2020.12.29(71)申请人中北大学地址030051山西省太原市尖草坪区学院路3号(72)发明人刘和平杨恒喆刘浪浪孙凤儿(74)专利代理机构太原市科瑞达专利代理有限公司14101代理人申艳玲(51)Int.Cl.C23C24/10(2006.01)权利要求书2页说明书6页(54)发明名称一种在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法(57)摘要本发明公开了一种在模具钢表面制备TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，步骤为：取Ti粉末、石墨粉和NiCrBSi合金粉末混合；将模具钢切割并进行表面预处理；使用水玻璃胶体作为粘结剂，将第一步混合粉末与水玻璃搅拌均匀制成膏体，涂敷在模具钢表面；将涂覆好的基体置于鼓风干燥箱中，使粘结剂充分挥发；将烘干完成的试样放入空心石墨底座中；将模具钢和石墨底座一同放置在感应线圈下进行感应熔覆；将熔覆完成的模具钢放入真空管式炉，进行固溶处理；将模具钢放入真空管式炉中并抽真空，进行人工时效处理。本发明所得到的模具钢表面制备的复合材料具有优异的表面硬度和耐摩擦、磨损性能，且高温性能良好，增加了模具钢的寿命，扩大了使用范围。CN112795914ACN112795914A权利要求书1/2页1.一种在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：取Ti粉末和石墨粉以1:1的摩尔比混合，将其和NiCrBSi合金粉末放入行星球磨机中进行混合，所述Ti/石墨混合粉末与NiCrBSi合金粉末的质量配比为5~25∶75~95；NiCrBSi合金粉末由以下质量百分比的物质组成：15~20%的Cr，3.0~4.5%的Si，3.5~5.5%的B，0.5~1.1%的C，3.5~5.0%的Fe，其余为Ni；步骤二：将模具钢切割成Φ15mm×10mm的圆柱状并进行表面预处理，使用丙酮对表面进行超声清洗，去除表面的油污，接着采用喷砂处理，除去表面氧化层同时使表面保持粗糙度，以提高基体与涂层的结合能力；步骤三：使用水玻璃胶体作为粘结剂，将第一步经球磨后的混合粉末与水玻璃搅拌均匀制成膏体，然后涂敷在模具钢表面，涂覆厚度为1mm~1.5mm；步骤四：将步骤三涂覆好的基体置于鼓风干燥箱中，温度为100~120℃，保温3~4h，使粘结剂充分挥发；步骤五：将烘干完成的试样放入相应尺寸的空心石墨底座中，使涂覆好的模具钢两侧被石墨管壁紧紧包裹，以隔绝空气，避免涂层和基体在感应加热过程中严重氧化；步骤六：将模具钢和石墨底座一同放置在感应线圈下，进行感应熔覆；采用梯度加热的方法，第一阶段为预热阶段，第二阶段为熔融阶段，待粉末熔融后，在空气中冷却，凝固后得到熔覆层；步骤七：将熔覆完成的模具钢放入真空管式炉，将真空管抽真空，进行固溶处理；步骤八：再次将模具钢放入真空管式炉中并抽真空，进行人工时效处理；待试样冷却至室温，即在模具钢表面得到了TiC/NiCrBSi复合涂层。2.根据权利要求1所述的在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，其特征在于：所述Ti粉末的颗粒尺寸10~25µm，纯度为99.9%；石墨粉的颗粒尺寸5~50µm，纯度为99.99%。3.根据权利要求1所述的在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，其特征在于：球磨使用不锈钢罐不锈钢球，球料比为3:1，转速为100~120r/min，球磨的时间为3~4h。4.根据权利要求1所述的在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，其特征在于：步骤二中，模具钢表面的粗糙度保持在Ra4.5~12.5µm。5.根据权利要求1所述的在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，其特征在于：步骤三中，添加水玻璃与粉末的质量比为8~12:100。6.根据权利要求1所述的在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，其特征在于：步骤五中，空心石墨底座为圆柱形空心石墨管，底端用底座固定，其直径大小正好能放下Φ15mm的模具钢，将涂覆好的试样放入其中进行感应熔覆，以避免氧化。7.根据权利要求1所述的在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，其特征在于：感应熔覆过程中，预热阶段的加热温度为500~600℃，电流为20~30A，加热时间60~80s；熔融阶段的加热温度为1100~1200℃，电流为280~320A，加热时间20~30s。8.根据权利要求1所述的在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，其特征在于：固溶处理的温度为920~95