以TiO2、二甲胺、炭黑和甲烷、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、二甲胺、炭黑和甲烷、氮气为组元的激光诱导金属表层复合TiCN强化方法，本发明专利技术涉及金属表面的强化技术领域。在金属表面涂敷TiO2和二甲胺、炭黑的混合物，在甲烷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表面的强化

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、二甲胺、炭黑和甲烷、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和二甲胺、炭黑的混合物，在甲烷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。进一步地，本专利技术所述1102为工业纯TiO2，所述1102和二甲胺、炭黑的混合质量比为 7 : 4 : 3。对于不同的金属材料，本专利技术还可通过选择不同的参数达到最佳效果 所述混合物的涂敷厚度为1. 5 2毫米。所述甲烷的流量为9 10L/min，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 1200W，波长为1. 06Mm或10. 6Mm，光斑直径为2 3毫米。具体实施例方式一、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、在碳素结构钢表面涂敷工业纯TiO2和二甲胺、炭黑混合物，其质量比为7:4:3，涂敷厚度为1. 5毫米；2、随激光光斑移动，通以甲烷和氮气混合气体，甲烷、氮气流量分别为9L/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1.06Mm，光斑直径为2毫米。4、经检测结果，在碳素结构钢表层原位复合生成厚度可达500微米的TiCN层，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TiO2和二甲胺、炭黑混合物，其质量比为7:4:3，涂敷厚度为1. 5毫米；2、随激光光斑移动，通以甲烷和氮气混合气体，甲烷、氮气流量分别为9L/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1.06Mm，光斑直径为2毫米。4、经检测结果，在合金结构钢表层原位复合生成厚度可达500微米的TiCN层，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和二甲胺、炭黑混合物，其质量比为7:4:3，涂敷厚度为2毫米；2、随激光光斑移动，通以甲烷和氮气混合气体，甲烷、氮气流量分别为10L/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1.06Mm，光斑直径为3毫米。4、经检测结果，在弹簧钢表表层原位复合生成厚度可达600微米的TiCN层，显微硬度可达HV2700以上。四、对了84、了9么、1'1(^、1'1认、95丨0、01210￥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和二甲胺、炭黑混合物，其质量比为7:4:3，涂敷厚度为1. 5毫米；2、随激光光斑移动，通以甲烷和氮气混合气体，甲烷、氮气流量分别为9L/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、经检测结果，在工具钢表层原位复合生成厚度可达500微米的TiCN层，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和二甲胺、炭黑混合物，其质量比为7:4:3，涂敷厚度为1. 5毫米；2、随激光光斑移动，通以甲烷和氮气混合气体，甲烷、氮气流量分别为10L/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、经检测结果，在高速钢表层原位复合生成厚度可达600微米的TiCN层，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TiO2和二甲胺、炭黑混合物，其质量比为7:4:3，涂敷厚度为2毫米；2、随激光光斑移动，通以甲烷和氮气混合气体，甲烷、氮气流量分别为10L/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、经检测结果，在硬质合金表层原位复合生成厚度可达600微米的TiCN层，显微硬度可达HV2700以上。权利要求1.以TiO2、二甲胺、炭黑和甲烷、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和二甲胺、炭黑的混合物，在甲烷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1所述以TiO2、二甲胺、炭黑和甲烷、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TiO2和二甲胺、炭黑的混合质量比为7 : 4 : 3。3.根据权利要求1或2所述以TiO2、二甲胺、炭黑和甲烷、氮气为组元的激光诱导金属表层复合TiCN强化方法，其特征在于所述混合物的涂敷厚度为1. 5 2毫米。4.根据权利要求1所述以TiO2、二甲胺、炭黑和甲烷、氮气为组元的激光诱导金属表层复合TiCN强化方法，其特征在于所述甲烷的流量为9 10L/min，氮气的流量为7 8L/mirio5.根据权利要求1所述以TiO2、二甲胺、炭黑和甲烷、氮气为组元的激光诱导金属表层复合TiCN强化方法，其特征在于所述激光束的扫描速度为400 600mm/min，功率为700 1200W,波长为1. 06Mm或10.本文档来自技高网...

【技术保护点】
以TiO2、二甲胺、炭黑和甲烷、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和二甲胺、炭黑的混合物，在甲烷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】

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