[发明专利]一种等离子体阴极电解沉积陶瓷涂层表面激光重熔的方法

说明书

本发明涉及一种等离子体阴极电解沉积陶瓷涂层表面激光重熔的方法，首先对钛及钛合金、铝及铝合金、镁及镁合金、钛铝合金、不锈钢等表面的等离子体阴极电解沉积陶瓷涂层，然后进行激光重熔改性强化方法。在激光重熔过程中，在激光束的高能辐射作用下，光斑覆盖范围内的陶瓷涂层局部区域会形成熔池并发生熔融，这些熔融物在高温条件下发生相变，生成硬度较高的第二相物质等；同时，熔池依靠于温度较低的基体材料会发生急冷，涂层材料的微观结构组织会发生晶粒细化，冷却后的陶瓷涂层结构变得均匀、致密。这些因素都有助于改善并提高等离子体阴极电解沉积陶瓷涂层的结构致密性、表面硬度、结合力、抗高温氧化性能以及耐磨、耐蚀性能。

技术领域

本发明属于金属材料表面改性技术领域，涉及一种等离子体阴极电解沉积陶瓷涂层表面激光重熔的方法，涉及一种钛及钛合金、铝及铝合金、镁及镁合金、钛铝合金、不锈钢等表面的等离子体阴极电解沉积陶瓷涂层的激光重熔改性强化方法，提高陶瓷涂层的结构致密性、结合力以及表面硬度和耐磨等综合性能。

背景技术

等离子体阴极电解沉积技术，可用于在钛及钛合金、铝及铝合金、镁及镁合金、钛铝合金、不锈钢等表面制备原位生长的陶瓷涂层。该陶瓷涂层成分与基体无关，摆脱了涂层成分受基体材料的限制，涂层微观结构与成分分布均匀，生长方式为原位生长，与基体结合力较好，具有良好的隔热性能，可以显著提高合金基体的表面硬度、抗高温氧化性能以及耐磨、耐蚀性能，该技术具有较好的技术应用前景。

目前，等离子体阴极电解沉积技术的局限性主要表现在陶瓷涂层组织结构不够致密，比较疏松、多孔，特别是当涂层厚度较高时，表面易发生少量的开裂和剥落，这会造成涂层表面硬度的下降以及耐磨性能的下降。因此，有必要对等离子体阴极电解沉积陶瓷涂层进行强化改性处理，提高陶瓷涂层的综合性能，以进一步发展和推广该技术的工程应用。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种等离子体阴极电解沉积陶瓷涂层表面激光重熔的方法，针对钛及钛合金、铝及铝合金、镁及镁合金、钛铝合金、不锈钢等表面等离子体阴极电解沉积陶瓷涂层结构疏松、易发生开裂和剥落的缺点，提供了一种激光重熔的技术手段，改善了等离子体阴极电解沉积陶瓷涂层的结构致密性，降低了陶瓷涂层的孔隙率，提高了涂层的表面硬度、与基体的结合力以及耐磨性能。

技术方案

一种等离子体阴极电解沉积陶瓷涂层表面激光重熔的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：以合金基体作为阳极，不锈钢片作为阴极，采用等离子体电源进行微弧氧化处理，利用等离子微弧氧化电源进行微弧氧化处理；

微弧氧化处理的工作液组份为：3g/L–30g/L的Na₂SiO₃、2g/L–20g/L的NaAlO₂、2g/L–30g/L的Na₃PO₄以及1g/L–5g/L的NaOH；

工艺参数为：频率200Hz–600Hz、占空比10％–40％、电流密度5A/dm²–30A/dm²、温度10℃以下、时间3min–5min；

完成后在去离子水中清洗后取出，自然风干；

步骤2：以步骤1处理的合金基体作为阴极，石墨片作为阳极，平行放置于等离子体电解沉积工作液中，采用恒流模式或恒压模式处理15min–60min，处理过程中保持工作液温度在10℃以下，得到厚度为10μm–70μm的陶瓷涂层；

完成后在去离子水中清洗3min–5min后取出，自然风干；

所述等离子体电解沉积工作液的配制：将硝酸盐加入到去离子水和乙醇混合溶剂中，搅拌至完全溶解得到等离子体阴极电解沉积的工作液；