后制備微納米復(fù)合粉體，最后通過激光熔覆、磨削淬火、深冷處理以及兩次低溫回火得到高硬度、高強度以及優(yōu)異耐磨性等性能的防護涂層。具體步驟如下:
1、鋁合金表面的預(yù)處理:先用W28金相砂紙打磨平整，再用W20，W14，W10砂紙依次打磨，目的是去除鋁合金表面氧化膜，利用噴砂機對鋁合金表面進行噴砂預(yù)處理，使鋁合金表面保持一定的粗糙度，有利于增強涂層的結(jié)合力，最后將打磨后的鋁合金用丙酮清洗，再于無水乙醇中超聲清洗5分鐘后，冷風(fēng)吹干，備用；
2、微米復(fù)合粉體的制備:首先將80g微米Ti粉體，13g微米Al粉體和7g微米銅粉體加入乙醇溶液進行球磨混合，球磨時間為1.5h，球料比為5:1，使之成為均勻的漿料，最后對漿料進行真空干燥得到三相顆粒增強的金屬復(fù)合粉體。
[0028]3、激光熔覆:采用壓片預(yù)置式或者同軸送粉法將步驟(2)中的微米金屬復(fù)合粉體熔覆在步驟(I)中處理好的鋁合金表面，所使用的激光功率控制在1500~2000W，光斑直徑為 2mm~4mm，掃描速度為 400mm/mi n~600mm/mi η ；
4、磨削(淬火):采用砂輪(白玉剛砂輪，砂輪粒度為60#?80#,砂輪直徑為200mm~300mm)對恪覆后的銷合金涂層進行干磨，其中磨削方式為順磨，砂輪速度15m/s~25m/s ;工件轉(zhuǎn)速10m/s~25m/s ;磨削深度:0.0lmm?0.05mm，必要時可利用磨削產(chǎn)生的溫度進行淬火處理。
[0029]5、深冷處理:將磨削(或認做削淬火)后的鋁合金在30min內(nèi)放入液氮中進行深冷處理，液氮的溫度為-140°C ~_196°C，降溫速度0.40C /min，保溫1h后，以1.5°C /min回升至室溫。
[0030]6、低溫回火:將深冷處理后的鋁合金防護涂層放入低溫回火爐中，回火溫度100°C~200°C，回火時間3h后，以0.4°C /min冷卻至室溫。低溫回火共進行兩次。即得到所需的防護涂層，經(jīng)本發(fā)明處理后的帶有防護涂層的鋁合金表面顯微硬度可達455HVa2，約為鋁合金(IlSHVa2)基體的3.86倍。防護涂層的金相圖與圖2相似。
[0031]實施例三。
[0032]一種三相鋁鈦銅顆粒增強型鈦合金防護涂層的制備方法，其關(guān)鍵是先對鋁合金(牌號可為7050)表面進行預(yù)處理，然后制備微納米復(fù)合粉體，最后通過激光熔覆、磨削淬火、深冷處理以及兩次低溫回火得到高硬度、高強度以及優(yōu)異耐磨性等性能的防護涂層。具體步驟如下:
1、鋁合金表面的預(yù)處理:先用W28金相砂紙打磨平整，再用W20，W14，W10砂紙依次打磨，目的是去除鋁合金表面氧化膜，利用噴砂機對鋁合金表面進行噴砂預(yù)處理，使鋁合金表面保持一定的粗糙度，有利于增強涂層的結(jié)合力，最后將打磨后的鋁合金用丙酮清洗，再于無水乙醇中超聲清洗8分鐘后，冷風(fēng)吹干，備用；
2、微米復(fù)合粉體的制備:首先將80g微米Ti粉體，15g微米Al粉體和5g微米銅粉體加入乙醇溶液進行球磨混合，球磨時間為3h，球料比為4:1使之成為均勻的漿料，最后對漿料進行真空干燥得到三相顆粒增強的金屬復(fù)合粉體。
[0033]3、激光熔覆:采用壓片預(yù)置式或者同軸送粉法將步驟(2)中的微米金屬復(fù)合粉體熔覆在步驟(I)中處理好的鋁合金表面，所使用的激光功率控制在1500~2000W，光斑直徑為 2mm~4mm，掃描速度為 400mm/mi n~600mm/mi η ；
4、磨削(淬火):采用砂輪(白玉剛砂輪，砂輪粒度為60#?80#’砂輪直徑為200mm~300mm)對熔覆后的鋁合金涂層進行干磨，其中磨削方式為順磨，砂輪速度15m/s~25m/s ;工件轉(zhuǎn)速10m/s~25m/s ;磨削深度:0.0lmm?0.05mm，必要時可利用磨削產(chǎn)生的溫度進行淬火處理。
[0034]5、深冷處理:將磨削淬火后的鋁合金在30min內(nèi)放入液氮中進行深冷處理，液氮的溫度為_140°C ~-196°C，降溫速度0.6°C /min，保溫8h后，以0.8°C/min回升至室溫。
[0035]6、低溫回火:將深冷處理后的鋁合金防護涂層放入低溫回火爐中，回火溫度100°C~200°C，回火時間2h后，以0.5°C /min冷卻至室溫。低溫回火共進行兩次。即得到所需的防護涂層，經(jīng)本發(fā)明處理后的帶有防護涂層的鋁合金表面顯微硬度可達452HVa2，約為鋁合金(IlSHVa2)基體的3.83倍。防護涂層的金相圖與圖2相似，變化不大。
[0036]本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【主權(quán)項】
1.一種三相鋁鈦銅顆粒增強型鈦合金防護涂層，其特征是它主要由微米Al粉體、微米Ti粉體和微米Cu粉體組成，其質(zhì)量百分比為:微米Al粉體13%~15%，微米Ti粉體76%~80%，微米銅粉體5%~10%，各組分之和為100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相鋁鈦銅顆粒增強型鈦合金防護涂層，其特征是所述的微米Al粉體粒度為50 μ m~74 μ m、微米Ti粉體的粒度為50 μ m~74 μ m、微米Cu粉體的粒度為50 μ m ?74 μ m。
3.—種權(quán)利要求1所述的三相鋁鈦銅微米顆粒增強型鋁合金防護涂層的制備方法，其特征是它包括以下步驟: 步驟I，鋁合金基體表面的預(yù)處理:工序為拋光-噴砂-清洗-吹干，首先采用金相砂紙將鋁合金表面氧化膜除掉，采用噴砂機對鋁合金表面進行噴砂預(yù)處理，以提高基體表面粗糙度和清潔度，增大微觀表面積，再經(jīng)丙酮清洗，并在無水乙醇中超聲清洗至少5分鐘后，冷風(fēng)吹干，備用； 步驟2，微米復(fù)合粉體的制備:將微米Al粉、Ti粉和Cu粉，按照設(shè)定的比例，利用球磨機進行機械混合，控制球磨速度、球磨時間和球料比，得到均勻的漿料，對漿料進行真空干燥得到三相顆粒增強的金屬基微米復(fù)合粉體； 步驟3，激光熔覆:采用預(yù)置式或者同軸送粉將步驟2中所得的金屬基微米復(fù)合粉體熔覆在步驟I中處理好的鋁合金基體表面，形成厚度不小于0.25mm的激光熔覆層，控制激光熔覆時的激光功率為1500~2000W，光斑直徑為2mm~4mm，掃描速度為200mm/min~600mm/min ； 步驟4，磨削:采用砂輪對激光熔覆后的鋁合金表面的激光熔覆層進行干磨，磨削方式為順磨，控制砂輪速度15m/s~25m/s，工件轉(zhuǎn)速10m/s~25m/s ;磨削深度:0.0lmm-0.05mm ； 步驟5，深冷處理；在30!^11內(nèi)將磨削或利用磨削溫度進行淬火后的鋁合金放入液氮中進行深冷處理，液氮的溫度為-140°C ~_196°C，降溫速度0.4-0.6°C /min，保溫5h~10h后，以0.8-1.50C /min回升至室溫； 步驟6，低溫回火:將深冷處理后的鋁合金防護涂層放入低溫回火爐中，回火溫度為150-250 °C，回火時間l~3h后，以0.4-0.6 °C /min冷卻至室溫； 經(jīng)上述步驟制備所得的三相鋁鈦銅顆粒增強型鋁合金防護涂層中各組分的質(zhì)量百分比為:微米Al粉體13%~15%，微米Ti粉體76%~80%，微米銅粉體5%~10%，各組分之和為100% ο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是所述的鋁合金基體表面預(yù)處理時分別用粒度號為W28，W20，W14和WlO的金相砂紙打磨鋁合金表面，控制打磨后的表面粗糙度在Ra6.3微米以上；再用丙酮清洗，再于無水乙醇中超聲清洗至少5分鐘，以去除表面殘余氧化物和油污雜質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是所述的砂輪為白玉剛砂輪，砂輪粒度為60#~80#，砂輪直徑為 200mm~300mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是所述的微米Al粉體粒度為50μ m~74 μ m，微米Ti粉體的粒度為50 μ m~74 μ m，微米Cu粉體的粒度為50 μ m~74 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是所述的球磨時球磨速度為400-600r/min，球磨時間1.5h以上，球料比為5:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是所述的低溫回火進行兩次或以上。
【專利摘要】一種三相微米顆粒增強型鋁合金防護涂層及制備方法，其特征是將微米Al粉、Ti粉和Cu粉按一定比例制備成三相微米顆粒增強的金屬基復(fù)合粉體，采用激光熔覆的方式將復(fù)合粉體熔覆在鋁合金表面，對熔覆后的鋁合金涂層進行磨削淬火，將磨削淬火后的鋁合金及其涂層放入液氮中進行深冷處理，最后將深冷處理后的鋁合金涂層進行兩次低溫回火。本發(fā)明的鋁合金防護涂層具有高硬度、高強度、耐磨及耐腐蝕等優(yōu)異性能。
【IPC分類】C22C14-00, B22F1-00, C23C24-10, C22F1-04, B24B19-00, C23F17-00
【公開號】CN104805450
【申請?zhí)枴緾N201510123266
【發(fā)明人】陳竹, 黎向鋒, 左敦穩(wěn), 王宏宇, 李建忠, 陳冠宇
【申請人】南京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年3月20日