类石墨烯改性陶瓷增强金属基复合涂层的激光熔覆方法技术

本发明专利技术涉及类石墨烯改性陶瓷增强金属基复合涂层的激光熔覆方法，本发明专利技术选用价格低廉的石墨粉替代价格昂贵的石墨烯作为添加剂，结合超声剥离及湿法球磨等方法，成功剥离形成类石墨烯结构，并在球磨过程中制备出简易石墨烯包覆核壳结构。本发明专利技术选用合适的激光熔覆工艺，在简易石墨烯包覆核壳结构的作用下，陶瓷增强金属基复合涂层的均匀性得到提高。本发明专利技术具有制备工艺简单、低成本、高性能的特点，可以实现工业化生产。实现工业化生产。实现工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
类石墨烯改性陶瓷增强金属基复合涂层的激光熔覆方法


[0001]本专利技术属于激光熔覆金属基复合涂层
，特别涉及一种类石墨烯改性陶瓷增强金属基复合涂层的激光熔覆方法。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]激光熔覆涂层的材料是影响涂层性能的关键因素之一，陶瓷增强金属基复合材料(MMCs)是由硬质陶瓷颗粒或纤维作为增强相，韧性金属合金粉末为粘结相的复合材料，具有高模量、高强度、良好的耐磨性、优异的化学惰性和优异的高温性能。然而，在激光熔覆过程中，由于材料快速融化凝固的过程以及硬质相与金属粘结相存在熔点不同等物理性质差异，熔覆层存在气体夹杂、颗粒聚集和界面微裂纹等问题，将严重影响涂层性能及使用寿命。

技术实现思路

[0004]为了克服激光熔覆陶瓷增强金属基复合涂层陶瓷颗粒沉积和界面微裂纹等问题，促进增强相在熔覆层中均匀分布，本专利技术提供一种类石墨烯包覆合金粉末及其制备方法。本专利技术选用价格低廉的石墨粉替代石墨烯，结合石墨烯的制备方法，获得简易类石墨烯包覆Ni60A合金粉末核壳结构，从而解决颗粒沉积和界面微裂纹等问题，进一步提高覆层的均匀性。
[0005]本专利技术是通过下述技术方案实现的：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种类石墨烯改性陶瓷增强金属基复合涂层的激光熔覆方法，包括如下步骤：
[0007]A、对待熔覆基材表面进行预处理，去除表面锈蚀及氧化层；
[0008]B、对石墨粉进行超声剥离：将石墨粉分散在表面活性剂溶液中，搅拌并利用超声剥离，静置后离心，去离子水漂洗，过滤后干燥；
[0009]C、将步骤B中处理后得到的石墨粉与金属陶瓷复合粉末混合，加入无水乙醇进行湿磨混合，后将混合溶液在真空干燥箱中烘干；
[0010]D、将混合粉末放入同轴送粉器，在保护气体下进行激光熔覆成功获得组织均匀的复合涂层。
[0011]进一步的，所述待熔覆基材可以为不锈钢、模具钢、可锻铸铁、灰口铸铁、铜合金、钛合金、铝合金及特殊合金等。
[0012]进一步的，所述步骤A中预处理为普通打磨处理或特种加工处理。特种加工处理包括喷砂、电解加工等。
[0013]进一步的，所述步骤B中采用的石墨粉的粒度为45～75μm，表面活性剂为十二烷基
硫酸钠(SDS)，浓度为0.1mg/mL。
[0014]进一步的，所述步骤B中超声剥离，超声时间为1
‑
4h，超声功率为120W。
[0015]进一步的，所述步骤B中，干燥温度为50
‑
90℃，干燥时间为5
‑
20h。
[0016]进一步的，所述步骤C中所述金属陶瓷复合粉末为Ni60A和WC的复合粉末。上述两种粉末可以为任何比例，一般情况下WC含量少于等于50wt.％，如WC用量可为25wt.％。
[0017]其中，金属陶瓷复合粉末的颗粒粒度为45～75μm。
[0018]进一步的，基于混合物的总质量，石墨粉的用量为0.25
‑
1.0wt％。
[0019]进一步的，所述步骤C中球磨设备为GNS3
‑
8罐磨机，球粉比为50：3，转速为25rpm，持续球磨24h。
[0020]进一步的，所述步骤D中保护气氛为氩气或氮气。
[0021]进一步的，具体熔覆工艺参数为：激光功率为1400W、离焦量为2cm、扫描速度为7mm/s、搭接率40％、送粉速度15～20g/min。
[0022]第二方面，本专利技术提供上述制备方法制备得到的复合涂层。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点及有益效果
[0024]本专利技术选用价格低廉的石墨粉替代价格昂贵的石墨烯作为添加剂，结合超声剥离及湿法球磨等方法，成功剥离形成类石墨烯结构，并在球磨过程中制备出简易石墨烯包覆核壳结构。
[0025]本专利技术选用合适的激光熔覆工艺，在简易石墨烯包覆核壳结构的作用下，陶瓷增强金属基复合涂层的均匀性得到提高。
[0026]本专利技术具有制备工艺简单、低成本、高性能的特点，可以实现工业化生产。
附图说明
[0027]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0028]图1是本专利技术所述的制备方法的流程图。
[0029]图2是实施例1中Ni60A合金粉末的SEM图。
[0030]图3是实施例1中球磨混粉后粉末的SEM图。
[0031]图4是实施例2中球磨混粉后粉末的SEM图。
[0032]图5是对比例1所述激光熔覆成型件的显微组织形貌图。
[0033]图6是实施例1所述激光熔覆成型件的显微组织形貌图。
[0034]图7是实施例2所述激光熔覆成型件的显微组织形貌图。
[0035]图8是本专利技术所述激光熔覆成型件硬度比较图。
[0036]图9是本专利技术所述激光熔覆成型件摩擦系数比较图。
具体实施方式
[0037]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0038]实施例1
[0039]一种球磨制备简易类石墨烯包覆Ni60A合金粉末核壳结构提高覆层均匀性的方法(制备流程如图1所示)，包括以下步骤：
[0040](1)对待熔覆基材H13钢表面进行预处理，去除表面锈蚀及氧化层；
[0041](2)对石墨粉进行超声剥离：将石墨粉分散在0.1mg/mL的十二烷基硫酸钠溶液中，搅拌10min，利用超声剥离2h，静置24h后离心，并用去离子水漂洗三次，过滤后的石墨粉在60℃下干燥12h。
[0042](3)湿法球磨制备Ni60A+WC+Gr核壳结构混合粉末：将处理过的石墨粉按照0.25wt％的质量比与Ni60A+WC复合粉末(复合粉末中WC用量为25wt.％)混合，加入少量无水乙醇进行湿磨混合，球磨设备为GNS3
‑
8罐磨机，球粉比为50：3，转速为25rpm，持续球磨24h。然后将混合溶液在真空干燥箱中烘干，设定温度为80℃，时间为12h；
[0043](4)激光熔覆：将混合粉末放入同轴送粉器，在氩气保护下进行激光熔覆成功获得组织均匀的复合涂层。具体熔覆工艺参数如下：激光功率为1400W、离焦量为2cm、扫描速度为7mm/s、搭接率40％、送粉速度15g/min。
[0044]实施例2
[0045]一种球磨制备简易类石墨烯包覆Ni60A合金粉末核壳结构提高覆层均匀性的方法，包括以下步骤：
[0046](1)对待熔覆基材H13钢表面进行预处理，去除表面锈蚀及氧化层；
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种类石墨烯改性陶瓷增强金属基复合涂层的激光熔覆方法，其特征在于，包括如下步骤：A、对待熔覆基材表面进行预处理，去除表面锈蚀及氧化层；B、对石墨粉进行超声剥离：将石墨粉分散在表面活性剂溶液中，搅拌并利用超声剥离，静置后离心，去离子水漂洗，过滤后干燥；C、将步骤B中处理后得到的石墨粉与金属陶瓷复合粉末混合，加入无水乙醇进行湿磨混合，后将混合溶液在真空干燥箱中烘干；D、将混合粉末放入同轴送粉器，在保护气体下进行激光熔覆成功获得组织均匀的复合涂层。2.根据权利要求1所述类石墨烯改性陶瓷增强金属基复合涂层的激光熔覆方法，其特征在于，所述待熔覆基材为不锈钢、模具钢、可锻铸铁、灰口铸铁、铜合金、钛合金、铝合金及特殊合金中的一种；所述步骤A中预处理为普通打磨处理或特种加工处理；所述特种加工处理包括喷砂、电解加工。3.根据权利要求1所述类石墨烯改性陶瓷增强金属基复合涂层的激光熔覆方法，其特征在于，所述步骤B中采用的石墨粉的粒度为45～75μm，表面活性剂为十二烷基硫酸钠(SDS)，浓度为0.1mg/mL。4.根据权利要求1所述类石墨烯改性陶瓷增强金属基复合涂层的激光熔覆方法，其特征在于，所述步骤B中超声剥离，超声时间为1
‑
4h。5.根据权利要求1所述类石墨烯改性陶...

【专利技术属性】
技术研发人员：马兴华，夏俊佳，张树玲，郭峰，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：