一种梯度耐磨涂层及制备梯度耐磨涂层的方法.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CN105543839A(43)申请公布日2016.05.04(21)申请号201511017713.XC22C19/07(2006.01)(2006.01)(22)申请日2015.12.29C22C32/00(71)申请人长春理工大学地址130022吉林省长春市朝阳区卫星路7089号(72)发明人石岩李云峰刘佳张宏刘双宇刘凤德倪聪(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人成金玉贾玉忠(51)Int.Cl.C23C24/10(2006.01)权利要求书3页说明书12页附图8页(54)发明名称一种梯度耐磨涂层及制备梯度耐磨涂层的方法(57)摘要一种梯度耐磨涂层及制备梯度耐磨涂层的方法，采用Co50+0.15％CeO2粉末、Co50+0.25％CeO2+6％Ni/WC粉末及Co50+0.4％CeO2+12％Ni/WC粉末以同轴送粉方式在工件表面激光熔覆制备具有底层、过渡层与耐磨层结构的梯度耐磨涂层，实现零部件工作表面耐磨损性能的提升。熔覆过程中使用超声振动装置与轮廓跟踪电磁感应加热装置。对工件熔覆区附近区域施加一定程度的超声波振荡，可显著细化熔覆层晶粒大小、消除残余应力，从而减少裂纹产生，获得性能良好的熔覆层结构。利用轮廓跟踪电磁感应加热器可以有效减小熔覆层温度梯度带来的热应力，缓解开裂倾向。超声振动装置的工艺参数为：工作频率为10～20kHz，最大输出功率为1000W，气动压力为0.3～0.6MPa。轮廓跟踪电磁感应加热器工艺参数为：电压为380V、频率为60Hz、加热温度范围为150～1000℃。CN105543839ACN105543839A权利要求书1/3页1.一种梯度耐磨涂层，其特征在于：所述梯度耐磨涂层分为四层，包括底层、两层过渡层及耐磨层；其中，底层采用Co50+0.15％CeO2粉末，过渡层采用Co50+0.25％CeO2+6％Ni/WC粉末，上层的耐磨层采用Co50+0.4％CeO2+12％Ni/WC粉末。2.根据权利要求1所述的梯度耐磨涂层，其特征在于：所述Co50合金粉末化学成分，按质量百分含量计算为：Cr：21.6％，Ni：10.4％，Si：1.8％，B：2.55％，C：0.1％，W：5.62％，Co：余量。3.根据权利要求1所述的梯度耐磨涂层，其特征在于：所述Ni/WC粉末化学成分，按质量百分含量计算为：C：1.5～3.0％，B：1.5～3.5％，Si：1.0～4.0％，Fe<14％，Cr：8.0～12.0％，W：5.62％，Ni：余量。4.根据权利要求1所述的梯度耐磨涂层，其特征在于：所述底层厚度是0.4～0.5mm，第一层过渡层的厚度是0.7～0.9mm，耐磨层的厚度是1.2～1.4mm。5.一种超声振动与轮廓跟踪电磁感应加热辅助激光熔覆梯度耐磨涂层的系统，其特征在于：包括数控操作设备、数控电脑、CO2激光器、三爪卡盘、熔覆基体、激光折射镜、同轴送粉激光头、工具头、氩气气瓶、同步送粉器、变幅杆、换能器、定位夹具、水平移动平台、超声波发生器、电磁感应加热线圈、红外测温探头、数控工作台；所述数控操作设备、CO2激光器、三爪卡盘、激光折射镜、同轴送粉激光头、数控工作台组成CO2激光器数控加工装置，CO2激光器发出的激光束经过激光折射镜并通过同轴送粉激光头照射到熔覆基体，数控操作设备控制数控工作台、三爪卡盘与同轴送分激光头的运动方式；所述超声波发生器、水平移动平台、定位夹具、换能器、变幅杆、工具头组成超声波振动装置，换能器、变幅杆与工具头依次相连组成振动单元，超声波发生器通过信号传输线连接振动单元，振动单元通过定位夹具与水平移动平台相固连，水平移动平台再与CO2激光器数控加工装置的数控工作台相固连；所述红外测温探头、电磁感应加热线圈和数控电脑组成轮廓跟踪电磁感应加热器，数控电脑通过信号传输线连接红外测温探头与电磁感应加热线圈；通过数控电脑控制电磁感应加热线圈的加热轨迹与待熔覆表面外轮廓保持一致且线圈始终距离待熔覆表面5～10mm，红外测温探头则把线圈加热温度实时传回数控电脑以便实现温度控制；所述氩气气瓶分别与同轴送粉激光头和同步送粉器相连，氩气气瓶通过同轴送粉激光头向熔覆区域吹送氩气保护气，同步送粉器与同轴送粉激光头相连，同步送粉器通过同轴送粉激光头向熔覆基体吹送熔覆粉末，熔覆基体装夹于三爪卡盘上；所述定位夹具，实现工具头高度方向上的调节，并确保工具头始终垂直于熔覆基体的中轴线，水平移动平台可使工具头实现水平面上的单向移动；所述定位夹具包括一个定位基板、四个基板紧固螺母、四个基板紧固螺栓、一个基板高度锁紧螺母、一个高度调节螺柱、一个下夹紧块、两个导向定位螺柱、一个上夹紧块、两个夹紧螺钉、一个下夹紧块高度锁紧螺母、