一种激光熔覆式金刚石耐磨材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种激光熔覆式金刚石耐磨材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：清洗金刚石及金属基材；步骤二：制备耐磨粉料；步骤三：预热烧结；步骤四：激光熔覆；步骤五：喷涂成型；步骤六：冷却降温；步骤七：打磨清洗。本发明专利技术采用金刚石混合合金粉末作为基础材料，并通过激光熔覆的方式进行初步固化，同时在热熔冷却的过程中再度铺设一层耐磨粉末，能够显著提升金属基材的耐磨性能，延长使用寿命，降低生产成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
一种激光熔覆式金刚石耐磨材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及耐磨材料生产设备领域，特别是涉及一种激光熔覆式金刚石耐磨材料的制备方法。

技术介绍

[0002]在地质钻探的过程中，通常需要利用钻头进行钻孔加工，从而确认当前地质环境下的钻探加工，由于不同岩层的硬度不同，钻探时的难度较大，故对钻头的耐磨性能有较高要求，为了提升钻头的耐久性，通常会向钻头表面铺设一层耐磨层，但是传统的耐磨涂层多采用电镀式的固定方式，涂层与钻头的金属基材无法进行充分融合，且涂层的耐久性不足，容易在使用的过程中破损，最终脱落，无法满足目前的使用需求，实用性不足，故提出一种新型的耐磨材料制备方法进行解决。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提供了一种激光熔覆式金刚石耐磨材料的制备方法，采用金刚石混合合金粉末作为基础材料，并通过激光熔覆的方式进行初步固化，同时在热熔冷却的过程中再度铺设一层耐磨粉末，能够显著提升金属基材的耐磨性能，延长使用寿命，降低生产成本。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种激光熔覆式金刚石耐磨材料的制备方法，包括以下步骤：
[0005]步骤一：清洗金刚石及金属基材，将金刚石及金属基材投入超声波清洗机内进行清洁，去除杂质和油污，确保金刚石及金属基材表面洁净；
[0006]步骤二：制备耐磨粉料，将金刚石及合金粉末以1:(3
‑
7)的比例投入升温箱内部进行初步加热并充分搅拌混合，所述合金粉末的主要成分为氮化钛；
[0007]步骤三：预热烧结，通过同轴送粉的方式将耐磨粉料均匀涂覆至金属基材的表面，并放置加热炉中进行烧结，使得耐磨粉料在加热炉内初步固化成型；
[0008]步骤四：激光熔覆，将表面耐磨粉料初步固化后的金属基材取出并放置在激光熔覆器内，利用半导体光纤输出激光器对金属基材表面上的耐磨粉料进行熔覆加热形成激光熔池；
[0009]步骤五：喷涂成型，采用气路送粉的方式将耐磨粉料均匀喷散至正在冷却中的激光熔池处，利用熔覆后缓慢冷却时的高温逐渐将二次喷涂的耐磨粉料固化在金属基材的外壁上；
[0010]步骤六：冷却降温，将喷涂成型后的金属基材取出放入缓冷箱内进行缓慢降温；
[0011]步骤七：打磨清洗，对充分冷却成型后的金属基材进行打磨，将金属基材外表面上粘结不牢靠的粉末去除，打磨后进行清洗，确保金属基材的洁净。
[0012]在进一步的技术方案中，所述金刚石颗粒粒径为50～120目。
[0013]在进一步的技术方案中，所述氮化钛合金粉末还可以替换为碳化钨粉末或镍钨合
金粉末。
[0014]在进一步的技术方案中，所述步骤三中半导体光纤输出激光器的熔覆头采用中心出光的方式利用圆形光斑进行熔覆加工，该熔覆头的周向外壁上缓绕布置有多根气载送粉管道，并辅助以氩气保护。
[0015]在进一步的技术方案中，所述步骤三中加热炉内部烧结温度为800～1200℃，升温速率为15～30℃/min，保温时间为2～10min。
[0016]在进一步的技术方案中，所述步骤四中激光器的光斑为3
×
6mm的矩形光斑，激光熔覆的扫描功率为3000～3500W，扫描速度为350～450mm/min，搭接率为20％～40％。
[0017]在进一步的技术方案中，所述步骤四中同轴送粉管输送合金粉末的流量为3
‑
5L/min。
[0018]在进一步的技术方案中，所述步骤五中同轴送粉管输送合金粉末的流量为1
‑
2L/min。
[0019]在进一步的技术方案中，所述步骤六中的缓冷箱温度范围在100
‑
150℃之间，且缓冷时间不低于24h。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]采用金刚石混合合金粉末作为基础材料，并通过激光熔覆的方式进行初步固化，同时在热熔冷却的过程中再度铺设一层耐磨粉末，能够显著提升金属基材的耐磨性能，延长使用寿命，降低生产成本。
具体实施方式
[0022]实施例1：
[0023]步骤一：清洗金刚石及金属基材，将金刚石及金属基材投入超声波清洗机内进行清洁，去除杂质和油污，确保金刚石及金属基材表面洁净；
[0024]步骤二：制备耐磨粉料，将金刚石及合金粉末以1:3的比例投入升温箱内部进行初步加热并充分搅拌混合；
[0025]步骤三：预热烧结，通过同轴送粉的方式将耐磨粉料均匀涂覆至金属基材的表面，并放置加热炉中进行烧结，使得耐磨粉料在加热炉内初步固化成型；
[0026]步骤四：激光熔覆，将表面耐磨粉料初步固化后的金属基材取出并放置在激光熔覆器内，利用半导体光纤输出激光器对金属基材表面上的耐磨粉料进行熔覆加热形成激光熔池；
[0027]步骤五：喷涂成型，采用气路送粉的方式将耐磨粉料均匀喷散至正在冷却中的激光熔池处，利用熔覆后缓慢冷却时的高温逐渐将二次喷涂的耐磨粉料固化在金属基材的外壁上；
[0028]步骤六：冷却降温，将喷涂成型后的金属基材取出放入缓冷箱内进行缓慢降温；
[0029]步骤七：打磨清洗，对充分冷却成型后的金属基材进行打磨，将金属基材外表面上粘结不牢靠的粉末去除，打磨后进行清洗，确保金属基材的洁净。
[0030]上述技术方案的工作原理如下：
[0031]在进一步的技术方案中，所述金刚石颗粒粒径为50目。
[0032]在进一步的技术方案中，所述合金粉采用为氮化钛合金粉末，采用此种合金粉末，
能够在熔覆加工时，利用氮化钛的高熔点特性，延缓金刚石的受热状态，进而能够减少高温熔覆时对金刚石的影响，提升耐磨材料的制备性能。
[0033]在进一步的技术方案中，所述步骤三中半导体光纤输出激光器的熔覆头采用中心出光的方式利用圆形光斑进行熔覆加工，该熔覆头的周向外壁上缓绕布置有多根气载送粉管道，并辅助以氩气保护。
[0034]在进一步的技术方案中，所述步骤三中加热炉内部烧结温度为800℃，升温速率为15℃/min，保温时间为2min。
[0035]在进一步的技术方案中，所述步骤四中激光器的光斑为3
×
6mm的矩形光斑，激光熔覆的扫描功率为3000W，扫描速度为350mm/min，搭接率为20％。
[0036]在进一步的技术方案中，所述步骤四中同轴送粉管输送合金粉末的流量为3L/min。
[0037]在进一步的技术方案中，所述步骤五中同轴送粉管输送合金粉末的流量为1L/min。
[0038]在进一步的技术方案中，所述步骤六中的缓冷箱温度范围为100℃，且缓冷时间不低于24h。
[0039]实施例2：
[0040]步骤一：清洗金刚石及金属基材，将金刚石及金属基材投入超声波清洗机内进行清洁，去除杂质和油污，确保金刚石及金属基材表面洁净；
[0041]步骤二：制备耐磨粉料，将金刚石及合金粉末以1:4的比例投入升温箱内部进行初步加热并充分搅拌混合；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光熔覆式金刚石耐磨材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：清洗金刚石及金属基材，将金刚石及金属基材投入超声波清洗机内进行清洁，去除杂质和油污，确保金刚石及金属基材表面洁净；步骤二：制备耐磨粉料，将金刚石及合金粉末以1:(3
‑
7)的比例投入升温箱内部进行初步加热并充分搅拌混合，所述合金粉末的主要成分为氮化钛；步骤三：预热烧结，通过同轴送粉的方式将耐磨粉料均匀涂覆至金属基材的表面，并放置加热炉中进行烧结，使得耐磨粉料在加热炉内初步固化成型；步骤四：激光熔覆，将表面耐磨粉料初步固化后的金属基材取出并放置在激光熔覆器内，利用半导体光纤输出激光器对金属基材表面上的耐磨粉料进行熔覆加热形成激光熔池；步骤五：喷涂成型，采用气路送粉的方式将耐磨粉料均匀喷散至正在冷却中的激光熔池处，利用熔覆后缓慢冷却时的高温逐渐将二次喷涂的耐磨粉料固化在金属基材的外壁上；步骤六：冷却降温，将喷涂成型后的金属基材取出放入缓冷箱内进行缓慢降温；步骤七：打磨清洗，对充分冷却成型后的金属基材进行打磨，将金属基材外表面上粘结不牢靠的粉末去除，打磨后进行清洗，确保金属基材的洁净。2.根据权利要求1所述的激光熔覆式金刚石耐磨材料的制备方法，其特征在于：所述金刚石颗粒粒径为50～120目。3.根据权利要求1所述的激光熔覆式金刚石耐磨材料的制备方法，其特征在于：所述氮化钛合金粉末还可...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨辉武，黄艳云，
申请(专利权)人：永州金科地质装备有限公司，
类型：发明
国别省市：