[发明专利]一种激光陶瓷合金涂料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于金属材料激光强化和吸光涂料制备技术领域，特别涉及一种激光陶瓷合金涂料及其制备方法和应用。

背景技术

传统金属热处理工艺中有渗碳、渗氮、渗金属技术，并已得到广泛应用。如公开号为CN1126123的专利文献中提到了一种将液体铝或铝合金渗入由碳化硅组成的强化相中，从而提高金属表层的强度、硬度和耐磨性能的方法。但是，渗碳、渗氮、渗金属技术用于局部强化有极大困难，而且所得金属的耐磨性能与淬火强化工艺为同一档次。

陶瓷烧结在刀具领域也有广泛应用，例如申请号为CN98122105的中国发明专利公开了一种陶瓷一硬质合金复合刀具及其工艺。但该工艺也存在脆性、高成本和无法局部强化等问题。

发明内容

为了弥补现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种激光陶瓷合金涂料。

本发明的另一目的在于提供上述激光陶瓷合金涂料的制备方法。

本发明的又一目的在于提供一种由上述激光陶瓷合金涂料制备而成的激光陶瓷合金化部件。

本发明的再一目的在于提供一种上述激光陶瓷合金化部件的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种激光陶瓷合金涂料，该激光陶瓷合金涂料由以下按重量份数计的组分组成：

纳米氮化硅      50～55份

硅烷偶联剂      8～9份

纳米Y₂O₃        2～3份

纳米CeO₂        1～2份

丙酮            2500～2600份

松香树脂DS-896  15～20份。

上述的一种激光陶瓷合金涂料的制备方法，包括以下操作步骤：将纳米氮化硅、硅烷偶联剂、纳米Y₂O₃、纳米CeO₂和松香树脂DS-896放入超声波分散仪的分散槽中，将三分之二重量的丙酮倒入分散槽中，盖上分散槽的槽盖；启动超声波分散仪，分散搅拌反应40～90分钟，得到激光陶瓷合金涂料；分散过程中使用余下三分之一重量的丙酮进行温度调节，将温度控制在80℃以下，在分散搅拌反应结束前10～20分钟将丙酮全部倒入分散槽中。制备过程要求在通风环境下进行。

所述硅烷偶联剂为HG-560、HG-550、HG-570、A-1100或KBM-903。

所述松香树脂DS-896来自广州雷幅科技有限公司。

所述分散槽的容积为激光陶瓷合金涂料体积的2～2.5倍；所述分散槽的槽盖是具有良好导热性的金属盖，优选为不锈钢盖。

一种由上述的激光陶瓷合金涂料制备而成的激光陶瓷合金化部件。

上述的激光陶瓷合金化部件的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)将待处理的金属部件的表面清理干净；

(2)用刷涂法或喷涂法将激光陶瓷合金涂料涂布到待处理的金属部件的表面，涂布厚度为0.01～0.03mm，要求厚薄均匀，不堆积，也不过薄而明显见到基体；

(3)采用激光扫描涂布有激光陶瓷合金涂料的金属部件的表面，得到激光陶瓷合金化部件；所述激光扫描使用积分宽带光斑或聚焦矩形光斑；光斑要求均匀，无孔洞，无缺口；所述光斑的静态功率密度为70～80W/mm²，所述扫描的速度是以点加热时间为0.5～0.6秒进行扫描。

步骤(1)所述清理干净是将待处理的金属部件的表面去油污去铁锈。

步骤(3)所述激光是采用CO₂激光器发出。

本发明的原理是：本发明应用了纳米技术、稀土应用技术和不同性质的物质之间的偶联技术，采用纳米陶瓷粉体作为主强化剂，采用偶联剂HG-560使陶瓷相与金属相紧密结合，采用纳米稀土作为活性剂同时提高强化层的致密度，采用松香防止涂料沉淀。

本发明引进了“点加热时间”的概念；所谓“点加热时间”是某一个加工点激光照射的时间；利用金属的导热性能远好于空气这一性质，通过扫描速度和光斑大小来控制点加热时间，扫描速度越小，光斑越大，某一个点激光照射的时间就越长，可得到的强化层就越厚；

静态功率密度＝激光输出功率÷光斑面积。

激光陶瓷合金化是个扩渗过程，他得益于纳米材料的活性，稀土的活化助推，激光加热的瞬间高温打开表层通道，从而获得陶瓷合金化层。