以TiO2、乙酰胺、炭黑、乙炔和氮气为组元的激光诱导金属表层复合TiCN强化方法技术

以TiO2、乙酰胺、炭黑、乙炔和氮气为组元的激光诱导金属表层复合TiCN强化方法，涉及金属的表面强化工艺技术领域。在金属表面涂敷TiO2和乙酰胺、炭黑的混合物，在乙炔和氮气共存的条件下，用激光束在涂敷所述混合物的金属表面进行扫描。通过以上工艺，可以在金属表层原位复合生成TiCN，实现对金属表面的强化与提高耐磨性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属的表面强化工艺

技术介绍
氮碳化钛(TiCN)是一种性能优良、用途广泛的非氧化物材料，也是一种性能优异的涂层材料，是碳化钛和氮化钛的无限固溶体，兼具有碳化钛和氮化钛的优点，具有高硬度、耐磨、耐腐蚀、抗氧化等特性，并具有良好的导热性、导电性和化学稳定性，被广泛用于切削刀具、粉末冶金以及金属陶瓷制品，是目前研究和应用最为广泛的薄膜材料之一。TiCN涂层的制备技术目前主要是化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)。 CVD法沉积温度高，超过了绝大多数钢材的热处理温度，并且CVD以氯化物为原料，需要一套提供制备含Ti卤化物气体的设备，工艺复杂，成本较高，与目前提倡的绿色工业相抵触。 PVD法形成温度较低、涂层较薄，与基体的结合强度低，涂层易于从基底剥落，且绕镀性较差。不论是CVD法还是PVD法，所获得的TiCN涂层都较薄，厚度只有几个微米(μ m)， 并且涂层与基体是机械结合，结合面强度低，使用中涂层易发生剥落。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种以TiO2、乙酰胺、炭黑、乙炔和氮气为组元的激光诱导金属表层复合TiCN强化方法，可以使金属表面层原位复合生成TiCN，从而对金属表面进行强化与提高耐磨性。本专利技术是通过以下技术方案实现的在金属表面涂敷TiO2和乙酰胺、炭黑的混合物，在乙炔和氮气共存的条件下，用激光束在涂敷所述混合物的金属表面进行扫描。通过以上工艺，可以在金属表层原位复合生成TiCN，实现对金属表面的强化与提高耐磨性。本专利技术具有以下优点1、TiCN是在金属表层原位复合生成，而不是在表面沉积，因此不存在涂层与基体的结合力问题；2、原位复合有TiCN的金属表层厚度可达500至600微米，显微硬度可达HV2600至 HV2700以上，因此即使表面在使用过程中有微磨损，仍然具有很好的硬度和耐磨性。另，本专利技术所述1102为工业纯TiO2，所述工业纯1102和乙酰胺、炭黑的混合质量比为 10:4:3。所述混合物的涂敷厚度为I. 5 2毫米。所述乙炔的流量为5 6L/min,所述氮气的流量为7 8L/min。所述激光束的扫描速度为400 600mm/min，功率为700 1100W，波长为I. 06Mm或10. 6Mm，光斑直径为2 3毫米。具体实施方式一、对Q235A、20钢、40钢、45钢、20G、20Mn、40Mn和60Mn碳素结构钢分别进行表面处理1、在碳素结构钢表面敷以工业纯打02和乙酰胺、炭黑混合物，其质量比为10:4:3，厚度为I. 5毫米；2、随激光光斑移动,通以乙炔和氮气混合气体，乙炔、氮气流量分别为5L/min和7L/min;3、激光光束以500mm/min速度进行扫描，激光功率为900W，激光波长为I.06Mm，光斑直径为2毫米。4、经检测，经过处理的碳素结构钢表层复合有可达550微米的TiCN，显微硬度可达HV2600以上。二、对20MnV、40Cr、35CrMoV和20CrMnSi合金结构钢分别进行表面处理1、在合金结构钢表面敷以工业纯打02和乙酰胺、炭黑混合物，其质量比为10:4:3，厚度为I. 5毫米；2、随激光光斑移动,通以乙炔和氮气混合气体，乙炔、氮气流量分别为5L/min和7L/min;3、激光光束以400mm/min速度进行扫描，激光功率为700W，激光波长为I.06Mm，光斑直径为2毫米。4、经检测，经过处理的合金结构钢表层复合有可达500微米的TiCN，显微硬度可达HV2650以上。三、对65Mn、60Si2Mn和50CrVA弹簧钢分别进行表面处理1、在弹簧钢表面敷以工业纯TiO2和乙酰胺、炭黑混合物，其质量比为10:4:3，厚度为2 毫米；2、随激光光斑移动，通以乙炔和氮气混合气体，乙炔、氮气流量分别为6L/min和8L/min;3、激光光束以600mm/min速度进行扫描，激光功率为800W，激光波长为I.06Mm，光斑直径为3毫米。4、经检测，经过处理的弹簧钢表层复合有可达500微米的TiCN，显微硬度可达 HV2700 以上。四、对T8A、T9A、T10A、TllA、9SiCr、Crl2MoV 和 3Cr2Mo 工具钢分别进行表面处理1、在工具钢表面敷以工业纯TiO2和乙酰胺、炭黑混合物，其质量比为10:4:3，厚度为I.5毫米；2、随激光光斑移动,通以乙炔和氮气混合气体，乙炔、氮气流量分别为5L/min和7L/min;3、激光光束以400mm/min速度进行扫描，激光功率为1000W，激光波长为10.6Mm，光斑直径为3毫米。4、经检测，经过处理的工具钢表层复合有可达550微米的TiCN，显微硬度可达 HV2700 以上。五、对W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2和W6Mo5Cr4V2Al高速钢分别进行表面处理1、在高速钢表面敷以工业纯TiO2和乙酰胺、炭黑混合物，其质量比为10:4:3，厚度为I.5毫米；2、随激光光斑移动,通以乙炔和氮气混合气体，乙炔、氮气流量分别为6L/min和8L/min;3、激光光束以500mm/min速度进行扫描，激光功率为1100W，激光波长为10.6Mm，光斑直径为2毫米。4、经检测，经过处理的高速钢表层复合有可达600微米的TiCN，显微硬度可达 HV2700 以上。六、对YG3X、YG6X、YK15、YG20、YT15、YS25、YW1、YW2 和 YLlO 硬质合金分别进行表面处理1、在硬质合金表面敷以工业纯打02和乙酰胺、炭黑混合物，其质量比为10:4:3，厚度为 2毫米；2、随激光光斑移动,通以乙炔和氮气混合气体，乙炔、氮气流量分别为6L/min和8L/min;3、激光光束以600mm/min速度进行扫描，激光功率为1200W，激光波长为10.6Mm，光斑直径为3晕米。4、经检测，经过处理的硬质合金表层复合有可达500微米的TiCN，显微硬度可达 HV2700 以上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
以TiO2、乙酰胺、炭黑、乙炔和氮气为组元的激光诱导金属表层复合TiCN强化方法，其特征在于在金属表面涂敷TiO2和乙酰胺、炭黑的混合物，在乙炔和氮气共存的条件下，用激光束在涂敷所述混合物的金属表面进行扫描。

【技术特征摘要】
1.以TiO2、乙酰胺、炭黑、乙炔和氮气为组元的激光诱导金属表层复合TiCN强化方法，其特征在于在金属表面涂敷TiO2和乙酰胺、炭黑的混合物，在乙炔和氮气共存的条件下，用激光束在涂敷所述混合物的金属表面进行扫描。2.根据权利要求I所述以TiO2、乙酰胺、炭黑、乙炔和氮气为组元的激光诱导金属表层复合TiCN强化方法，其特征在于所述TiO2为工业纯TiO2，所述工业纯TiO2和乙酰胺、炭黑的混合质量比为10:4:3。3.根据权利要求I或2所述以TiO2、乙酰胺、炭黑、乙炔和氮气为组元的激光诱导金属表层...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，左健民，童涵，肖圣亮，张荣荣，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：