首页 > 专利 > 重庆理工大学 > 一种细化多主元合金涂层中硅化物相的方法专利详情

一种细化多主元合金涂层中硅化物相的方法   0    0

有效专利 查看PDF
专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2014-11-14
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2015-03-25
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2017-01-25
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2034-11-14
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201410644576.1 申请日 2014-11-14
公开/公告号 CN104357838B 公开/公告日 2017-01-25
授权日 2017-01-25 预估到期日 2034-11-14
申请年 2014年 公开/公告年 2017年
缴费截止日 2023-07-17
分类号 C23C24/10C22C30/00 主分类号 C23C24/10
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 2
权利要求数量 3 非专利引证数量 1
引用专利数量 1 被引证专利数量 0
非专利引证 1、全文. 旷云峰等.6061铝合金表面激光合金化Al-Fe-Mn-Zn-Si合金涂层的组织与性能研究《.激光杂志》.2014,第35卷(第10期),第124-126页. C.P.Lee et al..Effect of boron on thecorrosion properties of Al0.5CoCrCuFeNiBxhigh entropy alloys in 1N sulfuric acid. 《ECS Transactions》.2007,第2卷15-33. 黄灿.钛合金表面激光熔覆TiCrAlSi系多主元合金涂层的研究《.中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》.2012,第24、30、95页. CHIN-YOU HSU et al..Wear Resistanceand High-Temperature Compression Strengthof Fcc CuCoNiCrAl0.5Fe Alloy with BoronAddition《.Metallurgical and MaterialsTransactions A》.2004,第35A卷第1465-1469页. C.Li et al..Microstructure andproperties of AlTiNiMnBx high entropyalloys《.Materials Science andTechnology》.2008,第24卷(第3期),376-378.;
引用专利 CN101532141A 被引证专利
专利权维持 3 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 重庆理工大学 当前专利权人 重庆理工大学
发明人 黄灿、胡植、黄烨琰、喻文新、迟露鑫、旷云峰、周志明、柴林江、涂坚、叶宏、罗怡 第一发明人 黄灿
地址 重庆市巴南区李家沱红光大道69号 邮编
申请人数量 1 发明人数量 11
申请人所在省 重庆市 申请人所在市 重庆市巴南区
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
重庆博凯知识产权代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
梁展湖、李海华
摘要
本发明公开了一种细化多主元合金涂层中硅化物相的方法,包括如下步骤:1)分别称取Cr、Ti、Si、V、B和Al粉末;2)将1)中称取好的粉末混合;3)配置浓度为4%的聚乙烯醇溶液;4)将铝合金板表面打磨,并清洗;5)将2)混合好的粉末用3)配置的溶液调和成粘稠状,将其预涂覆在经4)处理后的铝合金板上;6)对铝合金板上的预制涂层进行辐照。本发明能使铝合金表面涂层具有硬度高,耐磨性和抗氧化性好,冶金结合力强,并防止开裂。
  • 摘要附图
    一种细化多主元合金涂层中硅化物相的方法
  • 说明书附图:图1
    一种细化多主元合金涂层中硅化物相的方法
  • 说明书附图:图2
    一种细化多主元合金涂层中硅化物相的方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2017-01-25 授权
2 2015-03-25 实质审查的生效 IPC(主分类): C23C 24/10 专利申请号: 201410644576.1 申请日: 2014.11.14
3 2015-02-18 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种细化多主元合金涂层中硅化物相的方法,其特征在于:包括如下步骤:
1)分别称取Cr、Ti、Si、V、B和Al粉末,其中,Cr、Ti、Si、V、B和Al的摩尔百分比为:Cr:
20—30%,Ti:20—30%,Si:20—30%,V:20—30%,B:0—0.2%,余量为Al;
2)将1)中称取好的粉末放入球磨机中混合2—5小时;
3)配置浓度为4%的聚乙烯醇溶液,并水浴加热,使其聚乙烯醇完全溶化;
4)用金相砂纸将铝合金板表面的氧化膜打磨掉,并用丙酮清洗干净;
5)将2)混合好的粉末用3)配置的聚乙烯醇溶液调和成粘稠状,将其预涂覆在经4)处理后的铝合金板上形成预制涂层,该预制涂层厚度为0.3-0.6 mm,然后干燥2-5小时;
6)用激光器对铝合金板上的预制涂层进行辐照,并采用高纯氩气保护;其中,激光焦斑的离焦量为3-5mm,脉冲宽度为5-10ms,激光峰值功率为6-8kW,频率5-13Hz,扫描速度为2-
6mm/s。

2.根据权利要求1所述的一种细化多主元合金涂层中硅化物相的方法,其特征在于:所述激光器采用是UW-600A型YAG激光器。

3.根据权利要求1所述的一种细化多主元合金涂层中硅化物相的方法,其特征在于:步骤1)中,采用电子天平FA2004N进行各种粉末的称取。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及材料表面处理和强化技术领域,尤其涉及一种细化多主元合金涂层中硅化物相的方法;通过该方法在铝合金的表面形成高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性的合金化层。

背景技术

[0002] 铝及铝合金是有色金属中应用最广泛的材料之一,铝合金具有密度小、易加工、热膨胀系数低、热导率高、比刚度和比强度高等诸多优异性能。在日常生产和生活以及航空、汽车、高铁、发动机活塞、光学仪器、导弹镶嵌结构等领域取得了广泛应用。但随着工业生产的进一步发展,对铝合金的表面性能提出了更高的要求,耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性显得尤为重要。
[0003] 目前,在铝合金表面制备耐磨涂层的方法通常是在铝合金表面喷涂一层粘结底层,再喷涂氧化物陶瓷工作层,制备出Ni/Al-Al2O3、NiCrAl-Al2O3、Ni -Al2O3等复合涂层,但是这种方法制备出来的涂层结合强度低,并且表面容易形成氧化膜。如李福泉等(授权公告号:CN 100549233C)通过电弧辅助激光熔注陶瓷颗粒增强铝或铝合金表面。郭志猛等在“一种铝合金表面涂敷耐磨涂层的方法” (授权公告号:CN 100408724C)中通过在反应原料中加入过量的铝,利用自蔓延反应放出的热量使表面的铝表面的氧化膜熔解,在离心力的作用下将氧化物分离。该方法只适合管类构件的内表面获得耐磨涂层,并且因铝合金的导热作用,难以使铁铝金属间化合物与铝基体良好结合。
[0004] 强流脉冲电子束( HCPEB )是近年来发展起来的一种新型高效表面处理技术,是以加速电子为能量载体的新型高能密度荷电粒子束流。强流脉冲电子束比脉冲离子束易于引出和控制,装置简单可靠。强流脉冲电子束照射金属材料时不存在脉冲激光束的能量反射问题,能量吸收率受材料成份和表面形态的影响小。强流脉冲电子束比是在真空环境中完成,可有效抑制材料的高温氧化和污染等问题。如“超高强度铝合金表面合金化的处理方法”(授权公告号:CN 102691040A),但是电子束表面处理得到的表面改性层太薄,对于工作在剧烈摩擦环境的铝合金零件表面不能起到足够的保护。
[0005] 孙荣禄等(授权公告号:CN 100491593C)发明了一种高能密度激光重熔表面熔覆SiC/Al-Si粉末的铝合金表面强化方法,在铝合金基体上获得表面质量良好、高耐磨和高硬度的强化涂层。但是采用陶瓷粉末来提高铝合金的耐磨性,不能从本质上解决高熔点陶瓷层带来的结合界面裂纹和开裂的问题。

发明内容

[0006] 针对现有技术存在的上述不足,本发明的目的在于提供一种细化多主元合金涂层中硅化物相的方法,使铝合金表面涂层具有硬度高、耐磨性和抗氧化性好、冶金结合力强、防止开裂等优点。
[0007] 为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是这样的:一种细化多主元合金涂层中硅化物相的方法,其特征在于:包括如下步骤:
[0008] 1)分别称取Cr、Ti、Si、V、B和Al粉末,其中,Cr、Ti、Si、V、B和Al的摩尔百分比为:Cr:20—30%,Ti:20—30%,Si:20—30%,V:20—30%,B:0—0.2%,余量为Al;
[0009] 2)将1)中称取好的粉末放入球磨机中混合2—5小时;
[0010] 3)配置浓度为4%的聚乙烯醇溶液,并水浴加热,使其聚乙烯醇完全溶化;
[0011] 4)用金相砂纸将铝合金板表面的氧化膜打磨掉,并用丙酮清洗干净;
[0012] 5)将2)混合好的粉末用3)配置的聚乙烯醇溶液调和成粘稠状,将其预涂覆在经4)处理后的铝合金板上形成预制涂层,该预制涂层厚度为0.3-0.6 mm,然后干燥2-5小时;
[0013] 6)用激光器对铝合金板上的预制涂层进行辐照,并采用高纯氩气保护。
[0014] 进一步地,步骤6)中,激光焦斑的离焦量为3-5mm,脉冲宽度为5-10ms,激光峰值功率为6-8kw,频率5-13HZ,扫描速度为2-6mm/s。
[0015] 进一步地,所述激光器采用是UW-600A型YAG激光器。
[0016] 进一步地,步骤1)中,采用电子天平FA2004N进行各种粉末的称取。
[0017] 与现有技术相比,本发明具有如下优点:
[0018] 1.能够在铝合金基材的表面形成一层硬度高、耐磨性好的Al-Cr-Ti-Si-V-B合金化层,且合金化层与铝合金基材有良好的结合力,抗氧化能力更强。
[0019] 2.有效提高铝合金表面强度,提高铝合金表面耐磨性和耐蚀性。
[0020] 3.添加微量元素B能够进一步细化硅化物,能够减少表面涂层开裂倾向,从而防止表面涂层开裂。

实施方案

[0023] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0024] 一种细化多主元合金涂层中硅化物相的方法,包括如下步骤:
[0025] 1)分别称取Cr、Ti、Si、V、B和Al粉末,其中,Cr、Ti、Si、V、B和Al的摩尔百分比为:Cr:20—30%,Ti:20—30%,Si:20—30%,V:20—30%,B:0—0.2%,余量为Al;称取过程中,采用电子天平FA2004N进行各种粉末的称取,精确度高,称取更加准确。
[0026] 2)将1)中称取好的粉末放入球磨机中混合2—5小时。
[0027] 3)配置浓度为4%的聚乙烯醇溶液,并水浴加热,使聚乙烯醇完全溶化。
[0028] 4)用金相砂纸将铝合金板表面的氧化膜打磨掉,并用丙酮清洗干净。
[0029] 5)将2)混合好的粉末用3)配置的聚乙烯醇溶液调和成粘稠状,将其预涂覆在经4)处理后的铝合金板上形成预制涂层,该预制涂层厚度为0.3—0.6mm,然后干燥2—5小时。
[0030] 6)用激光器对铝合金板上的预制涂层进行辐照,并采用高纯氩气保护;操作时,从侧向吹氩气,以防止氧化。因为铝合金对YAG激光吸收率高;因此,所述激光器采用UW-600A型YAG激光器,具体工艺参数为:激光焦斑的离焦量为3-5mm,脉冲宽度为5-10ms,激光峰值功率为6-8kw,频率5-13HZ,扫描速度为2-6mm/s。
[0031] 由 5 种或 5 种以上合金元素按等摩尔比或近等摩尔比配制形成高熵合金,多主元高熵合金借助其特有的高熵效应,缓慢扩散效应,纳米相强化及超高晶格畸变等特点,有利于保持合金的高韧性,并可以赋予材料高的硬度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等多种优异性能。本发明采用Cr、Ti、Si、V、B和Al进行配比、制作涂层材料,在保证其达到需求的情况下,更好地节约材料成本;并且该涂层材料与铝合金基体材料之间热物理性能差异更小,因而可直接用于激光熔覆并得到成分均匀的涂层,可以实现在低成本金属材料表面涂覆上高性能的高熵合金涂层,添加微量元素B能够进一步细化硅化物,能够减少表面涂层开裂倾向,从而防止表面涂层开裂;这将具有良好的应用前景。
[0032] 具体实施例如下:
[0033] 实施例1,参见图1、图2,用电子天平FA2004N称取Cr、Ti、Si、V、B和Al粉末,各粉末的摩尔比为: 23% 的Cr,28% 的Ti,21%的Si,27%的V,0.05%的B,余量Al,并将将称好的粉末放在球磨机中充分混合均匀,混合时间为4小时。再配置4%的聚乙烯醇作为粘接剂,将其水浴加热10分钟左右,使其完全溶化。将铝合金板用金相砂纸打磨掉表面的氧化膜,并用丙酮清洗干净。将混好的粉末用配好的粘接剂调和成粘稠状,将其预涂覆在已经清洗的铝合金板上,涂覆厚度为0.5mm,干燥3小时左右。采用的是UW-600A型YAG激光器对铝合金上的预制涂层进行辐照,采用高纯氩气保护。激光焦斑的离焦量为3mm,脉冲宽度为6ms,激光峰值功率为8kw,频率8HZ,扫描速度为5mm/s。将得到涂层用线切割切下,做X射线衍射,得到如图2所示的衍射图谱。结合能谱分析和热力学计算可知涂层主要的合金相为M5Si3型硅化物和BCC相;涂层的平均硬度为HV805;说明表面的性能提高了。
[0034] 实施例2,用电子天平FA2004N称取Cr、Ti、Si、V、B和Al粉末,摩尔比为: 21% 的Cr,25% 的Ti,23%的Si,28%的V,0.2%的B,余量为Al,并将将称好的粉末放在球磨机中充分混合均匀,混合时间为5小时。再配置4%的聚乙烯醇作为粘接剂,将其水浴加热10分钟左右,使其完全溶化。将铝合金板用金相砂纸打磨掉表面的氧化膜,并用丙酮清洗干净。将混好的粉末用配好的粘接剂调和成粘稠状,将其预涂覆在已经清洗的铝合金板上,涂覆厚度为0.5mm,干燥3小时左右。采用的是UW-600A型YAG激光器对铝合金上的预制涂层进行辐照,采用高纯氩气保护。激光焦斑的离焦量为3mm,脉冲宽度为6ms,激光峰值功率为8kw,频率8HZ,扫描速度为5mm/s。结合能谱分析和热力学计算可知涂层主要的合金相为M5Si3型硅化物和BCC相;
涂层的平均硬度为HV846;说明表面的性能提高了。
[0035] 最后需要说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案,本领域的普通技术人员应当理解,那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

附图说明

[0021] 图1为实施例1得到的涂层的示意图。
[0022] 图2为实施例1得到涂层的X射线衍射图谱。
版权所有:盲专网 ©2023 zlpt.xyz  蜀ICP备2023003576号