以TiO2 、炭黑和甲烷為組元的激光誘導金屬表層復合TiC強化方法技術

以TiO2、炭黑和甲烷為組元的激光誘導金屬表層復合TiC強化方法，涉及金屬表面的強化技術領域。在金屬表面涂敷TiO2和炭黑的混合粉末，在甲烷氣氛中，用激光束在涂敷TiO2和炭黑的混合粉末的金屬表面進行掃描。通過以上方法可以在金屬表層原位復合生成TiC，實現對金屬表面的強化與提高耐磨性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及金屬表面的強化

技術介紹
碳化鈦(TiC)是典型的過渡金屬碳化物，鍵型由離子鍵、共價鍵和金屬鍵混合在同一晶體結構中，熔點高達3160°C。作為表面涂層，TiC具有高硬度、高熔點、耐磨損、高溫抗氧化等優良的綜合力學性能，是目前研究和應用最為廣泛的薄膜材料之一。TiC涂層的制備技術目前主要是化學氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)。CVD法沉積溫度高，超過了絕大多數鋼材的熱處理溫度，并且CVD以氯化物為原料，需要一套提供制備含Ti鹵化物氣體的設備，工藝復雜，成本較高，與目前提倡的綠色工業相抵觸。PVD法形成溫度較低、涂層較薄，與基體的結合強度低，涂層易于從基底剝落，且繞鍍性較差。不論是CVD法還是PVD法，所獲得的TiC涂層都較薄，厚度只有幾個微米(μ m)，并且涂層與基體是機械結合，結合面強度低，使用中涂層易發生剝落。
技術實現思路
本專利技術的目的旨在提供一種以TiO2、炭黑和甲烷為組元的激光誘導金屬表層復合TiC強化方法，可以使金屬表面層原位復合生成TiC，從而對金屬表面進行強化與提高耐磨性。本專利技術是通過以下技術方案實現的 在金屬表面涂敷TiO2和炭黑的混合粉末，在甲燒氣氛中，用激光束在涂敷TiO2和炭黑的混合粉末的金屬表面進行掃描。通過以上方法可以在金屬表層原位復合生成TiC，實現對金屬表面的強化與提高耐磨性。本專利技術具有以下優點 1、TiC是在金屬表層原位復合生成，而不是在表面沉積，因此不存在涂層與基體的結合力問題； 2、原位復合有TiC的金屬表層厚度可達500微米，顯微硬度可達HV2600以上，因此即使表面在使用過程中有微磨損，仍然具有很好的硬度和耐磨性； 3、反應組元為TiO2、炭黑和甲烷，以激光為能量源，不會對環境造成任何污染，是一種環保的金屬表面強化與耐磨方法。另，為了適應不同的金屬材質，本專利技術所述TiO2為工業純TiO2,TiO2和炭黑的混合質量比為7:3。在金屬表面涂敷所述TiO2和炭黑粉末的厚度為I. 5 2毫米。所述甲烷的流量為9 10L/min。所述激光束的掃描速度為400 600mm/min，功率為700 1200W，波長為I. 06Mm或10. 6Mm，光斑直徑為2 3毫米。具體實施例方式一、對Q235A、20鋼、40鋼、45鋼、20G、20Mn、40Mn和60Mn碳素結構鋼分別進行表面處理1、在碳素結構鋼表面敷以工業純TiO2和炭黑混合粉末，其質量比為7:3，厚度為I.5毫米; 2、隨激光光斑移動，通以甲烷，甲烷流量為9L/min;3、激光光束以500mm/min速度進行掃描，激光功率為900W，激光波長為I.06Mm，光斑直 徑為2毫米。4、經檢測結果，在碳素結構鋼表層原位復合生成厚度可達500微米的TiC層，顯微硬度可達HV2600以上。二、對20MnV、40Cr、35CrMoV和20CrMnSi合金結構鋼分別進行表面處理1、在合金結構鋼表面敷以工業純TiO2和炭黑混合粉末，其質量比為7:3，厚度為I.5毫米; 2、隨激光光斑移動，通以甲烷，甲烷流量為9L/min;3、激光光束以400mm/min速度進行掃描，激光功率為700W，激光波長為I.06Mm，光斑直徑為2毫米。4、經檢測結果，在合金結構鋼表層原位復合生成厚度可達500微米的TiC層，顯微硬度可達HV2650以上。三、對65Mn、60Si2Mn和50CrVA彈簧鋼分別進行表面處理 1、在彈簧鋼表面敷以工業純TiO2和炭黑混合粉末，其質量比為7:3，厚度為2毫米； 2、隨激光光斑移動，通以甲烷，甲烷流量為10L/min;3、激光光束以600mm/min速度進行掃描，激光功率為800W，激光波長為I.06Mm，光斑直徑為3毫米。4、經檢測結果，在彈簧鋼表層原位復合生成厚度可達500微米的TiC層，顯微硬度可達HV2700以上。四、對T8A、T9A、T10A、TllA、9SiCr、Crl2MoV 和 3Cr2Mo 工具鋼分別進行表面處理1、在工具鋼表面敷以工業純TiO2和炭黑混合粉末，其質量比為7:3，厚度為I.5毫米； 2、隨激光光斑移動，通以甲烷，甲烷流量為9L/min;3、激光光束以400mm/min速度進行掃描，激光功率為1000W，激光波長為10.6Mm，光斑直徑為3暈米。4、經檢測結果，在工具鋼表層原位復合生成厚度可達500微米的TiC層，顯微硬度可達HV2700以上。五、對W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2和W6Mo5Cr4V2Al高速鋼分別進行表面處理1、在高速鋼表面敷以工業純TiO2和炭黑混合粉末，其質量比為7:3，厚度為I.5毫米； 2、隨激光光斑移動，通以甲烷，甲烷流量為10L/min;3、激光光束以500mm/min速度進行掃描，激光功率為1100W，激光波長為10.6Mm，光斑直徑為2毫米。4、經檢測結果，在高速鋼表層原位復合生成厚度可達600微米的TiC層，顯微硬度可達HV2700以上。六、對YG3X、YG6X、YK15、YG20、YT15、YS25、YW1、YW2 和 YLlO 硬質合金分別進行表面處理 1、在硬質合金表面敷以工業純TiO2和炭黑混合粉末，其質量比為7:3，厚度為2毫米； 2、隨激光光斑移動，通以甲烷，甲烷流量為10L/min;3、激光光束以600mm/min速度進行掃描，激光功率為1200W，激光波長為10.6Mm，光斑 直徑為3暈米。4、經檢測結果，在硬質合金表層原位復合生成厚度可達600微米的TiC層，顯微硬度可達HV2700以上。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
以TiO2、炭黑和甲烷為組元的激光誘導金屬表層復合TiC強化方法，其特征在于在金屬表面涂敷TiO2和炭黑的混合粉末，在甲烷氣氛中，用激光束在涂敷TiO2和炭黑的混合粉末的金屬表面進行掃描。

【技術特征摘要】
1.以TiO2、炭黑和甲烷為組元的激光誘導金屬表層復合TiC強化方法，其特征在于在金屬表面涂敷TiO2和炭黑的混合粉末，在甲燒氣氛中，用激光束在涂敷TiO2和炭黑的混合粉末的金屬表面進行掃描。2.根據權利要求I所述以TiO2、炭黑和甲烷為組元的激光誘導金屬表層復合TiC強化方法，其特征在于所述TiO2為工業純TiO2, TiO2和炭黑的混合質量比為7:3。3.根據權利要求I或2所述以TiO2、炭黑和甲烷為組元的激光誘導金屬表層復合TiC強化...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王輝，左健民，張榮榮，童涵，肖圣亮，
申請(專利權)人：常州大學，
類型：發明
國別省市：