以TiO2、異丙胺、炭黑和甲烷、氮氣為組元的激光誘導(dǎo)金屬表層復(fù)合TiCN強化方法，涉及金屬的表面強化處理技術(shù)領(lǐng)域。在金屬表面涂敷TiO2和異丙胺、炭黑的混合物，在甲烷和氮氣共存的條件下，用激光束在涂敷所述混合物的金屬表面進(jìn)行掃描。通過本發(fā)明專利技術(shù)可以在金屬表層原位復(fù)合生成TiCN，實現(xiàn)對金屬表面的強化與提高耐磨性。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及金屬的表面強化處理
技術(shù)介紹
氮碳化鈦(TiCN)是一種性能優(yōu)良、用途廣泛的非氧化物材料，也是一種性能優(yōu)異的涂層材料，是碳化鈦和氮化鈦的無限固溶體，兼具有碳化鈦和氮化鈦的優(yōu)點，具有高硬度、耐磨、耐腐蝕、抗氧化等特性，并具有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性，被廣泛用于切削刀具、粉末冶金以及金屬陶瓷制品，是目前研究和應(yīng)用最為廣泛的薄膜材料之一。 TiCN涂層的制備技術(shù)目前主要是化學(xué)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(shù)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(shè)備，工藝復(fù)雜，成本較高，與目前提倡的綠色工業(yè)相抵觸。PVD法形成溫度較低、涂層較薄，與基體的結(jié)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TiCN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(jié)合，結(jié)合面強度低，使用中涂層易發(fā)生剝落。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的旨在提供一種以TiO2、異丙胺、炭黑和甲烷、氮氣為組元的激光誘導(dǎo)金屬表層復(fù)合TiCN強化方法，可以使金屬表面層原位復(fù)合生成TiCN，從而對金屬表面進(jìn)行強化與提高耐磨性。本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 在金屬表面涂敷TiO2和異丙胺、炭黑的混合物，在甲烷和氮氣共存的條件下，用激光束在涂敷所述混合物的金屬表面進(jìn)行掃描。通過本專利技術(shù)可以在金屬表層原位復(fù)合生成TiCN，實現(xiàn)對金屬表面的強化與提高耐磨性。本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點 1、TiCN是在金屬表層原位復(fù)合生成，而不是在表面沉積，因此不存在涂層與基體的結(jié)合力問題； 2、原位復(fù)合有TiCN的金屬表層厚度可達(dá)500微米，顯微硬度可達(dá)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。本專利技術(shù)所述TiO2為工業(yè)純TiO2和異丙胺，所述工業(yè)純TiO2和異丙胺、炭黑的混合質(zhì)量比為9:5:3。根據(jù)不同的金屬材質(zhì)還可對以下不同的參數(shù)進(jìn)行選用，以達(dá)到最佳效果 所述涂敷所述混合物的厚度為1. 5 2毫米。所述甲烷的流量為9 10L/min，所述氮氣的流量為7 8L/min。所述激光束的掃描速度為400 600mm/min，功率為700 1200W，波長為1. 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(jié)構(gòu)鋼分別進(jìn)行表面處理 1、在碳素結(jié)構(gòu)鋼表面敷以工業(yè)純TiO2和異丙胺、炭黑混合物，其質(zhì)量比為9:5:3，厚度為1. 5毫米；2、隨激光光斑移動，通以甲烷和氮氣混合氣體，甲烷、氮氣流量分別為9L/min和7L/min;3、激光光束以500mm/min速度進(jìn)行掃描，激光功率為900W，激光波長為1.06Mm，光斑直徑為2毫米。4、經(jīng)檢測結(jié)果，在碳素結(jié)構(gòu)鋼表層原位復(fù)合生成厚度可達(dá)600微米的TiCN層，顯微硬度可達(dá)HV2600以上。二、對20MnV、40Cr、35CrMoV和20CrMnSi合金結(jié)構(gòu)鋼分別進(jìn)行表面處理 1、在合金結(jié)構(gòu)鋼表面敷以工業(yè)純TiO2和二甲胺、炭黑混合物，其質(zhì)量比為9:5:3，厚度為1. 5毫米；2、隨激光光斑移動，通以甲烷和氮氣混合氣體，甲烷、氮氣流量分別為9L/min和7L/min;3、激光光束以400mm/min速度進(jìn)行掃描，激光功率為700W，激光波長為1.06Mm，光斑直徑為2毫米。4、經(jīng)檢測結(jié)果，在合金結(jié)構(gòu)鋼表層原位復(fù)合生成厚度可達(dá)500微米的TiCN層，顯微硬度可達(dá)HV2650以上。三、對65Mn、60Si2Mn和50CrVA彈簧鋼分別進(jìn)行表面處理 1、在彈簧鋼表面敷以工業(yè)純TiO2和異丙胺、炭黑混合物，其質(zhì)量比為9:5:3，厚度為2毫米；2、隨激光光斑移動，通以甲烷和氮氣混合氣體，甲烷、氮氣流量分別為10L/min和8L/min;3、激光光束以600mm/min速度進(jìn)行掃描，激光功率為800W，激光波長為1.06Mm，光斑直徑為3毫米。4、經(jīng)檢測結(jié)果，在彈簧鋼表層原位復(fù)合生成厚度可達(dá)500微米的TiCN層，顯微硬度可達(dá)HV2700以上。四、對了84、了9么、1'1(^、1'1認(rèn)、95丨0、01210￥和3Cr2Mo工具鋼分別進(jìn)行表面處理1、在工具鋼表面敷以工業(yè)純TiO2和異丙胺、炭黑混合物，其質(zhì)量比為9:5:3，厚度為1.5毫米；2、隨激光光斑移動，通以甲烷和氮氣混合氣體，甲烷、氮氣流量分別為9L/min和7L/min;3、激光光束以400mm/min速度進(jìn)行掃描，激光功率為1000W，激光波長為10.6Mm，光斑直徑為3毫米。4、經(jīng)檢測結(jié)果，在工具鋼表層原位復(fù)合生成厚度可達(dá)600微米的TiCN層，顯微硬度可達(dá)HV2700以上。五、對W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2和W6Mo5Cr4V2Al高速鋼分別進(jìn)行表面處理 1、在高速鋼表面敷以工業(yè)純TiO2和異丙胺、炭黑混合物，其質(zhì)量比為9:5:3，厚度為1. 5毫米；2、隨激光光斑移動，通以甲烷和氮氣混合氣體，甲烷、氮氣流量分別為10L/min和8L/min;3、激光光束以500mm/min速度進(jìn)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(jīng)檢測結(jié)果，在高速鋼表層原位復(fù)合生成厚度可達(dá)500微米的TiCN層，顯微硬度可達(dá)HV2700以上。六、對YG3X、YG6X、YK15、YG20、YT15、YS25、YW1、YW2 和 YLlO 硬質(zhì)合金分別進(jìn)行表面處理 1、在硬質(zhì)合金表面敷以工業(yè)純TiO2和異丙胺、炭黑混合物，其質(zhì)量比為9:5:3，厚度為2毫米；2、隨激光光斑移動，通以甲烷和氮氣混合氣體，甲烷、氮氣流量分別為10L/min和8L/min;3、激光光束以600mm/min速度進(jìn)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(jīng)檢測結(jié)果，在硬質(zhì)合金表層原位復(fù)合生成厚度可達(dá)600微米的TiCN層，顯微硬度可達(dá)HV2700以上。權(quán)利要求1.以TiO2、異丙胺、炭黑和甲烷、氮氣為組元的激光誘導(dǎo)金屬表層復(fù)合TiCN強化方法， 其特征在于在金屬表面涂敷TiO2和異丙胺、炭黑的混合物，在甲烷和氮氣共存的條件下，用激光束在涂敷所述混合物的金屬表面進(jìn)行掃描。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述以TiO2、異丙胺、炭黑和甲烷、氮氣為組元的激光誘導(dǎo)金屬表層復(fù)合TiCN強化方法，其特征在于所述TiO2為工業(yè)純TiO2和異丙胺，所述工業(yè)純TiO2和異丙胺、炭黑的混合質(zhì)量比為9:5:3。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述以TiO2、異丙胺、炭黑和甲烷、氮氣為組元的激光誘導(dǎo)金屬表層復(fù)合TiCN強化方法，其特征在于所述涂敷所述混合物的厚度為1. 5 2毫米。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述以TiO2、異丙胺、炭黑和甲烷、氮氣為組元的激光誘導(dǎo)金屬表層復(fù)合TiCN強化方法，其特征在于所述甲烷的流量為9 10L/min，所述氮氣的流量為7 8L/min。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述以TiO2、異丙胺、炭黑和甲烷、氮氣為組元的激光誘導(dǎo)金屬表層復(fù)合TiCN強化方法，其特征在于所述激光束的掃描速度為400 600mm/min，功率為700 1200W,波長為1. 06Mm或10. 6Mm,光斑直徑為2 3毫米。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
以TiO2、異丙胺、炭黑和甲烷、氮氣為組元的激光誘導(dǎo)金屬表層復(fù)合TiCN強化方法，其特征在于在金屬表面涂敷TiO2和異丙胺、炭黑的混合物，在甲烷和氮氣共存的條件下，用激光束在涂敷所述混合物的金屬表面進(jìn)行掃描。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王輝，左健民，張榮榮，童涵，肖圣亮，
申請(專利權(quán))人：常州大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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