[发明专利]一种沉淀硬化不锈钢表面的类三明治结构强化涂层

说明书

（一）技术领域

本发明属于沉淀硬化不锈钢表面的强化处理技术，具体涉及一种沉淀硬化不锈钢表面的具有类似“三明治”结构的激光复合强化涂层。 

（二）背景技术

沉淀硬化不锈钢目前多用于制作轴类、叶片以及各类泵阀等过流部件。以17-4PH为代表的沉淀硬化不锈钢制造的零部件目前公认的有效强化手段为整体固溶+时效处理，使用中一般是通过固溶处理后产生马氏体相变，再经过时效处理，在马氏体基体上沉淀析出细小、弥散分布的ε-Cu和M₂₃C₆等强化相来提高其性能，其优点是能够获得大厚度的强化表面。但整体固溶由于对工件的整体加热保温，势必造成工件的整体或局部变形，影响零部件的尺寸精度。因此人们尝试开展了大量的表面直接强化/硬化研究，包括渗碳、渗氮、渗金属、表面喷涂或堆焊硬质涂层等技术。这类表面直接制备一层强化层的方法通常对表面耐磨强化有非常好的效果，但一般存在强化层厚度薄，或与基体结合力较差以及在冲击性载荷作用下易脱落等问题，从而极大地影响相关设备运转的稳定性及安全性。 

如何能避免上述问题呢？传统的表面高硬度强化层通常较薄，尽管短期强化效果较好，但下方通常为基体，没有冲击应力缓冲区，因此在高强度冲击性载荷作用下极易发生强化层破坏、脱落，进而导致基体裸露至侵蚀表面，从而加速破坏，而且较薄的表面强化层也不利于获得设备长期运转的稳定性及安全性。因此目前工业上急需一种既能够发挥表面高硬度强化层高强度特性，又能够兼顾长期稳定工作的沉淀硬化钢表面强化技术。 

（三）发明内容

本发明的目的是提供一种沉淀硬化不锈钢表面的“类三明治结构”复合涂层，在提高沉 淀硬化不锈钢表面硬度的同时能够兼顾较厚的强化层厚度，从而有利于长期稳定工作。 

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案： 

一种沉淀硬化不锈钢表面的“类三明治结构”强化涂层，所述强化涂层包括表面高硬层、功能性软化层和基底硬化层，具有“硬－软－硬”的“类三明治”夹心结构特征，所述表面高硬层厚度在10~80μm，所述功能性软化层厚度在1μm~100μm，所述基底硬化层厚度在10μm~6mm；所述的基底硬化层与沉淀硬化不锈钢基体结合； 

所述沉淀硬化不锈钢表面的强化涂层的制备方法包括如下步骤： 

（1）对沉淀硬化不锈钢表面待处理区域进行表面清洁处理； 

（2）在步骤（1）处理后的沉淀硬化不锈钢表面待处理区域预置特殊增强材料粉末和粘结剂的混合物，根据表面几何构形进行激光辐照，在激光作用过程中采用保护性气氛对激光作用区进行保护，随后对激光作用区进行热处理，热处理温度为300~690℃，保温时间为15min~6小时，然后在空气中冷却，从而在沉淀硬化不锈钢表面获得强化涂层；所述特殊增强材料粉末是下列三类物质混和得到的混和粉末：①单质或合金、②金属氧化物、③碳化物和/或硼化物和/或氮化物，所述的单质选自下列一种或者任意几种的组合：Ti、W、Co、Cr、Ni、Mo、Fe、Si、B，所述的合金选自下列任意两种以上金属形成的合金：Ti、W、Co、Cr、Ni、Mo、Fe，所述的金属氧化物为对红外激光及可见光波段激光具有良好吸收效果的金属氧化物，所述的碳化物或硼化物或氮化物为在500~4000℃能够参加熔池反应并提供B和/或C和/或N元素的化合物，或者所述的碳化物或硼化物或氮化物分别为可作为增强相的金属碳化物或金属硼化物或金属氮化物；以特殊增强材料粉末和粘结剂的混合物质量为100%计，其中单质或合金的质量百分比在2~95％之间，金属氧化物的质量百分比在0.1~80%之间，碳化物和/或硼化物和/或氮化物的质量百分比在0.1~80%之间，并且粘结剂的质量百分比≦80%。