【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及金屬涂層相關(guān)，特別涉及一種用于激光熔覆涂層的鈦基混合粉末及制造方法。
技術(shù)介紹
1、激光熔覆采用相容性良好但大部分不同于基體成分的熔覆材料，利用激光束加熱在合金表面制備出一層與合金基體形成良好冶金結(jié)合的熔覆層，從而提高基體表面的硬度、抗氧化性、耐蝕性、耐磨性和生物性能等。
2、熔覆材料在適宜的工藝參數(shù)下經(jīng)過激光熔覆形成熔覆層，熔覆材料直接影響了涂層的化學(xué)組成。熔覆材料從形狀方面可以分為粉材、絲材、板材。粉材在使用過程中與激光的相互作用好、使用方式靈活，因此，粉材成為使用量最多，用途最廣的熔覆材料。
3、陶瓷顆粒是復(fù)合熔覆層的主要增強(qiáng)相，對提高熔覆層的硬度和耐磨性起到了關(guān)鍵作用；陶瓷顆粒種類很多，主要有氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物以及硼化物等。碳化物陶瓷可以分為金屬碳化物（如tic）和非金屬碳化物（如sic）；但在熔覆過程中，碳化物陶瓷顆粒容易發(fā)生團(tuán)聚而不能均勻的分布在熔覆層內(nèi)，影響了熔覆層硬度和耐磨性等性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請是鑒于上述問題而進(jìn)行的，其目的在于，提供一種用于激光熔覆涂層的鈦基混合粉末，利用該粉末制得的激光熔覆涂層的硬度高且耐磨性好。
2、具體如下，本申請的第一方面提供了一種用于激光熔覆涂層的鈦基混合粉末，包括以下重量份數(shù)的制備原料：
3、ti粉?50份、碳納米管2份~4份、炭黑5份~6份、石墨1份~3份、碳化硅12份~15份和氟化石墨5份~7份。
4、根據(jù)本申請鈦基混合粉末技術(shù)方案中的一
5、本申請中鈦基混合粉末的制備原料包括ti粉、碳納米管、炭黑、石墨、碳化硅和氟化石墨；其中，鈦粉作為鈦源，用于形成碳化鈦和硅碳化鈦（ti3sic2）；在制備過程中，碳納米管、炭黑、石墨和氟化石墨與鈦粉反應(yīng)形成碳化鈦，鈦粉和碳化硅反應(yīng)形成硅碳化鈦。
6、碳納米管為纖維狀，直徑較小，炭黑為粒狀，石墨為軟質(zhì)相，粘合性較強(qiáng)且接觸面積相對較大；利用三者形成點(diǎn)線面的三維結(jié)構(gòu)，對鈦粉存在一定的支撐作用，能夠促進(jìn)鈦粉和碳材料的充分接觸，進(jìn)而利于形成均一的碳化鈦材料。
7、本申請中還利用氟化石墨促進(jìn)碳化鈦的形成，在反應(yīng)過程中，氟化石墨會部分分解產(chǎn)生f原子和高活性碳，f原子活性較高，會先和ti粉反應(yīng)形成tif3；tif3再進(jìn)一步與高活性碳反應(yīng)形成tic和氟原子，從而促進(jìn)tic的形成。
8、本申請還通過控制制備原料的重量份數(shù)，從而對碳化鈦和硅碳化鈦的比例進(jìn)行控制，從而制得了性能優(yōu)異的混合粉末。
9、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述鈦粉的粒徑為20μm~30μm。
10、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述碳納米管的直徑為5nm~15nm。
11、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述炭黑的粒徑為40nm~50nm。
12、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述石墨的粒徑為40μm~50μm。
13、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述氟化石墨的氟碳比為1.1~1.2。
14、氟化石墨是碳和氟組成的共價(jià)鍵型石墨層間化合物，具有層狀結(jié)構(gòu)，氟原子是它的層間物，分子式一般用(cfx)n表示；
15、由于氟原子的引入，在石墨中形成了c-f鍵，氟化度高的氟化石墨能夠與鈦粉反應(yīng)生成tic；高氟化度的氟化石墨熱解溫度達(dá)到了氟與鈦反應(yīng)的溫度，c-f鍵斷裂集中與鈦反應(yīng)進(jìn)一步釋放大量的熱，促進(jìn)了碳與鈦的反應(yīng)；氟化度高的氟化石墨c-f鍵濃度高，化學(xué)鍵斷裂后，形成的高活性碳粒子濃度較高，易于與鈦反應(yīng)。高氟化度的氟化石墨層間距較大，因而利于鈦顆粒的滲入與碳反應(yīng)。多種有利因素的影響，促使高氟化度的氟化石墨與鈦粉反應(yīng)生目標(biāo)產(chǎn)物tic。
16、對氟碳原子比大于1.1的氟化石墨，由于氟化石墨中氟完全以c-f共價(jià)鍵的形式存在，而碳原子(cf)以sp3?雜化軌道存在，致使石墨層的平面性發(fā)生改變形成褶皺，更加利于碳化鈦的形成。
17、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述氟化石墨的粒徑為5μm~10μm。
18、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述碳化硅，包括以下重量份數(shù)的制備原料：
19、二氧化硅溶膠1份和石墨粉3份~7份。
20、本申請采用二氧化硅溶膠和石墨粉方向，形成碳化硅；利用二氧化硅溶膠和石墨粉反應(yīng)，利于形成小尺寸的碳化硅材料；有利于碳化硅材料與鈦粉的充分接觸，從而促進(jìn)鈦硅碳材料。
21、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述石墨粉的粒徑為100μm~200μm。
22、本申請第二方面提供了上述用于激光熔覆涂層的鈦基混合粉末的制備方法，包括以下步驟：
23、將制備原料混合后壓制成型，高壓燒結(jié)；
24、所述高壓燒結(jié)的壓力為20mpa~50mpa；
25、所述高壓燒結(jié)的溫度為1000℃~1600℃。
26、根據(jù)本申請制備方法技術(shù)方案中的一種技術(shù)方案，至少具備如下有益效果：
27、本申請?jiān)诟邏汉透邷氐臓顟B(tài)下燒結(jié)，使得各制備原料之間充分結(jié)合，使得最終形成的材料韌性好，從而增強(qiáng)材料的力學(xué)性能。
28、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述混合為球磨混合。
29、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述混合的介質(zhì)為乙醇。
30、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述球磨混合的轉(zhuǎn)速為100r/min~200r/min。
31、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述高壓燒結(jié)包括第一段燒結(jié)、第二段燒結(jié)和第三段燒結(jié)。
32、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述第一段燒結(jié)的溫度為1000℃~1100℃。
33、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述第一段燒結(jié)的時(shí)間為0.5h~1.5h。
34、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述第一段燒結(jié)的壓力為20mpa~30mpa。
35、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述第二段燒結(jié)的溫度為1200℃~1400℃。
36、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述第二段燒結(jié)的壓力為40mpa~50mpa。
37、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述第二段燒結(jié)的時(shí)間為1.5h~2.5h。
38、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述第三段燒結(jié)的溫度為1450℃~1600℃。
39、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述第三段燒結(jié)的壓力為35mpa~40mpa。
40、根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述第三段燒結(jié)的時(shí)間為0.3h~0.7h。
41、本申請中通過對第一段燒結(jié)、第二段燒結(jié)和第三段燒結(jié)的壓力和時(shí)間進(jìn)行控制，從而對最終形成的碳化鈦和鈦硅碳的結(jié)合程度和含量進(jìn)行控制，在第一段和第二段燒結(jié)過程中，優(yōu)先形成鈦硅碳相，而第三段燒結(jié)過程中，硅容易被蒸發(fā)而丟失；在高壓狀態(tài)下，對內(nèi)部硅的蒸發(fā)逃逸形成阻攔，從而實(shí)現(xiàn)對最終碳化鈦含量和鈦硅碳含量的控制，從而實(shí)現(xiàn)對最終形成的材料性能進(jìn)行控制。
42、其中，碳化鈦的硬度比鈦硅碳高，但可加工性較差；通過對本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于激光熔覆涂層的鈦基混合粉末，其特征在于，包括以下重量份數(shù)的制備原料：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光熔覆涂層的鈦基混合粉末，其特征在于，所述鈦粉的粒徑為20μm~30μm；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光熔覆涂層的鈦基混合粉末，其特征在于，所述氟化石墨的氟碳比為1.1~1.2；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光熔覆涂層的鈦基混合粉末，其特征在于，所述碳化硅，包括以下重量份數(shù)的制備原料：
5.一種如權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的用于激光熔覆涂層的鈦基混合粉末的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述混合為球磨混合，混合的介質(zhì)為乙醇；
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述高壓燒結(jié)包括第一段燒結(jié)、第二段燒結(jié)和第三段燒結(jié)；
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述二氧化硅溶膠的制備方法，包括以下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述正硅酸乙酯和乙醇的摩爾比為1:5~7；
10.
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于激光熔覆涂層的鈦基混合粉末，其特征在于，包括以下重量份數(shù)的制備原料：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光熔覆涂層的鈦基混合粉末，其特征在于，所述鈦粉的粒徑為20μm~30μm；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光熔覆涂層的鈦基混合粉末，其特征在于，所述氟化石墨的氟碳比為1.1~1.2；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光熔覆涂層的鈦基混合粉末，其特征在于，所述碳化硅，包括以下重量份數(shù)的制備原料：
5.一種如權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的用于激光熔覆涂層的鈦基混合粉末的制造方法，其特征...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王玉平，耿占吉，蘇婕，馬廣彬，裴亞偉，
申請(專利權(quán))人：新鄉(xiāng)學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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