[发明专利]一种激光渗压表面硬质化处理工艺

说明书

本发明涉及C23C24/10技术领域，具体为一种激光渗压表面硬质化处理工艺，至少包括以下步骤：(1)在基材表面喷涂硬质合金粉末溶液得到待处理样品；(2)采用仪器对待处理样品进行激光扫描处理，冷却后形成表面结合有硬质合金化层的产品，有效结合激光淬火和激光表面合金化技术，利用高能激光束所具有的压应力以及金属材料所具有的压应机理实现基材机械性能优化，对很多不能采用表面淬火技术获得硬度的材料进行强化处理，使材料获得极高的耐磨性能和显著提高的硬度的同时对基材尺寸改变微小。

技术领域

本发明涉及C23C24/10技术领域，具体为一种激光渗压表面硬质化处理工艺。

背景技术

对金属材料表面进行硬质化处理，具体通过采用火焰喷涂、超音速喷涂、激光熔覆增材技术、激光表面淬火技术、激光表面合金化技术等来提高金属材料表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及抗疲劳性能，正在成为更好的材料表面加工方式。

激光熔覆增材技术具体采用高能束激光，对合金粉末及基材表层进行处理后，在金属基材表层熔化覆盖一层金属材料，实现基材尺寸增加，机械性能改善；激光淬火技术通过高能、高密度的激光束对基材表面进行照射，使其表层温度迅速上升，并快速移出，然后通过基材自身体积快速散热的骤热骤冷过程，使材料表层金像组织发生变化，以获取极其致密、细腻的马氏体晶体组织，提升材料表层的硬度。激光表面合金化技术通过对基材表面进行喷涂覆盖合金粉末，然后经过高能激光束的照射，使合金粉末成份与基材成分同时融化混合，形成熔融后获取新的表层合金以达到理想的机械性能。剖面显微观察，无结合痕迹，且结合强度极高。如中国专利申请(申请号为CN112536447A)公开了一种基于轴瓦合金层的3D激光熔覆增材制造工艺，具体对预处理后的基材表面预置的熔覆材料进行激光熔覆，将锡基巴氏合金粉末层层熔覆至设计厚度，但是对于含碳量较低的金属材料，无法通过上述常规的激光技术实现硬度提升的目的。

发明内容

为了解决常规激光技术无法实现对含碳量很低的样品的硬度提升问题，本发明提供了一种激光渗压表面硬质化处理工艺，有效结合激光淬火和激光表面合金化技术，利用高能激光束所具有的压应力以及金属材料所具有的压应机理实现基材机械性能优化，对很多不能采用表面淬火技术获得硬度的材料进行强化处理，使材料获得极高的耐磨性能和显著提高的硬度的同时对基材尺寸改变微小。

本发明提供了一种激光渗压表面硬质化处理工艺，至少包括以下步骤：

(1)在基材表面喷涂硬质合金粉末溶液得到待处理样品；

(2)采用仪器对待处理样品进行激光扫描处理，冷却后形成表面结合有硬质合金化层的产品。

作为一种优选的技术方案，所述基材为金属材料，所述金属材料选自不锈钢。

作为一种优选的技术方案，所述硬质合金粉末溶液中硬质合金粉末和溶剂的质量比为1：(2-4)。所述硬质合金粉末溶液的制备方法为：将硬质合金粉末混合后按质量比与溶剂混合即得。

优选的，所述溶剂为乙醇。

优选的，所述硬质合金粉末至少包括碳化物、氮化物；

优选的，所述碳化物选自碳化钛、碳化硼、碳化钼、碳化铌、碳化锆、碳化铬、碳化钒、碳化铈、石墨烯中的至少一种；

优选的，所述氮化物选自氮化铝、氮化钛、氮化硼、氮化锆、氮化铬中的至少一种；

优选的，按质量百分比计，所述硬质合金粉末包括碳化钛20-40％，碳化硼40-60％，氮化钛1-5％、氮化硼1-5％，石墨烯5-10％。

优选的，所述碳化钛、碳化硼、石墨烯的粒径为50-100nm。

优选的，所述氮化钛、氮化硼的粒径为50-100nm。