CN108588706A - 一种模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法 - Google Patents

一种模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108588706A
CN108588706A CN201810378961.4A CN201810378961A CN108588706A CN 108588706 A CN108588706 A CN 108588706A CN 201810378961 A CN201810378961 A CN 201810378961A CN 108588706 A CN108588706 A CN 108588706A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mosi
steel surface
mold steel
powder
alloy coat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810378961.4A
Other languages
English (en)
Inventor
王洪金
孙顺平
张帅今
邢晨
顾顺
李小平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University of Technology
Original Assignee
Jiangsu University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University of Technology filed Critical Jiangsu University of Technology
Priority to CN201810378961.4A priority Critical patent/CN108588706A/zh
Publication of CN108588706A publication Critical patent/CN108588706A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明公开了一种模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法，包括以下步骤：(1)MoSi2复合合金粉末制备；(2)对模具钢表面进行预处理；(3)在预处理后的模具钢表面涂覆一层含MoSi2的复合合金粉末；(4)对模具钢的涂覆面进行激光扫描，光斑尺寸为8mm×8mm，激光功率2.0‑2.6KW，扫描速度5‑10mm/s；本发明采用激光合金化技术，制备含MoSi2的复合合金涂层，模具钢表面与复合粉末涂层在激光快速加热及快速冷却的作用下，形成含有MoSi2的合金化层，大幅改善模具钢表层组织，提高了模具钢表面的硬度、耐磨性和抗氧化性。

Description

一种模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法
技术领域
本发明属于MoSi2改性技术领域，具体涉及模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法。
背景技术
MoSi2具有高熔点(2030℃)、低密度(6.24×103kg/m3)、优异的高温抗氧化性和耐腐蚀性、良好的导电性和导热性，是近年来研究最多的金属硅化物之一。MoSi2具有良好的热稳定性，在1200-1600℃下高温使用时，相比于高温合金和陶瓷材料有明显的优势，因而在航空、燃气涡轮机的高温部件、气体燃烧器、喷管、高温过滤器以及火花塞材料领域有着广阔的应用前景。MoSi2的主要结合方式为金属键和共价键，在低温下共价键起主要作用，MoSi2表现出陶瓷的性质，低温脆性较高；在中温(400-600℃)时，又表现出一般硅化物的特点，会因剧烈氧化而粉化，引起灾难性的毁坏，即Pesting现象。合金化是一种重要的方法，采用合金化的方法来对MoSi2材料进行改性具有十分重要的意义，可以改善MoSi2材料低温脆性以及中温抗氧化能力。其次，MoSi2复合合金涂层对于模具钢的表面改性与再制造具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于针对模具钢的硬度和耐磨度不佳的缺陷，提供一种对模具钢表面采用MoSi2改性的方法。
一种模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法，包括如下步骤：
(1)将质量百分比含量70-95％的MoSi2粉末、质量百分比含量2-27％的Nb粉末和质量百分比含量的3-28％的Al粉末混合，放入球磨机内干混合，得到复合合金粉末；
(2)对模具钢表面进行预处理，将模具钢表面打磨后利用酒精或丙酮清洗，吹干；
(3)将步骤(1)获得的复合合金粉末预制在步骤(2)获得的模具钢表面，烘干后模具钢表面获得预置涂层；
(4)将步骤(3)获得的预置涂层进行激光扫描，激光光斑尺寸为8mm×8mm，激光功率2.0-2.6KW，扫描速度5-10mm/s，制成MoSi2复合合金涂层。
进一步的，步骤(1)中MoSi2粉末的纯度为99.9％，颗粒直径1-3μm；铝粉末纯度为99.9％，颗粒直径3-5μm；铌粉末纯度为99.5％，颗粒直径4-5μm，采用行星式球磨机，球磨时间为24h，转速为300r/min。
进一步的，步骤(3)中复合合金粉末采用丙酮保持粉末粘附在模具钢表面，放置于100℃干燥箱中干燥5min后所得预置涂层的厚度为0.2-0.5mm。
进一步的，步骤(4)中激光扫描采用多道次扫描，激光扫描的搭接率为30-50％，所得MoSi2复合合金涂层的厚度为0.5-1.5mm。
有益效果：本发明的MoSi2复合合金涂层与模具钢界面结合优异，呈现冶金结合，复合层宏观上平整均匀，合金层无明显的气孔和裂纹等缺陷，复合层组织致密，晶粒细小。添加Al、Nb可有效提高了MoSi2复合层的抗氧化性能，合金层未出现粉化现象，Al元素提高抗氧化性能作用显著，Al吸收氧，原位形成的Al2O3保护层，Al还有助于Si-Mo原子之间的扩散，使合金致密度提高，消除MoSi2复合层“PEST”现象。Al、Nb元素对MoSi2复合层韧性具有明显的改善效果，降低了复合层的开裂倾向。随着Al元素含量的增加，Al更多的替代Si原子，使MoSi2共价键减少，金属键增加，从而增加了金属性质；而Nb元素替代Mo原子，可降低合金的韧脆转变温度，也有效改善合金低温韧性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是实施例1中MoSi2复合合金涂层横截面整体形貌；
图2实施例1中是经过24天550℃氧化后的6Al-2Nb-MoSi2复合层氧化表面图；
图3实施例1中经过24天550℃氧化后的6Al-2Nb-MoSi2复合层氧化表面XRD图；
图4实施例1中6Al-2Nb-MoSi2复合层压痕图；
图5实施例2中未添加Nb和Al元素的MoSi2复合层压痕图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法，包括如下步骤：
提供Cr12模具钢，将表面进行打磨抛光；分别按比例称量MoSi2、Nb和Al粉末184g、4g和12g，置于球磨机内均匀混合24h，混合粉末涂覆在Cr12钢表面，采用丙酮保持粉末粘附在模具钢表面，后放置于100℃干燥箱中干燥5min，将厚度为0.5mm的预置涂层，进行激光扫描，激光功率2.5KW，扫描速度5mm/s，制备MoSi2复合合金涂层厚度约1.5mm，见附图1。经24天550℃氧化后的复合层氧化表面，见附图2，XRD结果，见附图3。添加Al、Nb可有效提高了MoSi2复合层的抗氧化性能，也有效改善合金低温韧性，压痕无开裂现象，见附图4。
实施例2：
一种模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法，包括如下步骤：
提供Cr12模具钢，将表面进行打磨抛光；称量MoSi2粉末200g，置于球磨机内球磨24h，将粉末涂覆在Cr12钢表面，采用丙酮保持粉末粘附在模具钢表面，后放置于100℃干燥箱中干燥5min，将厚度为0.5mm的预置涂层，进行激光扫描，激光功率2.5KW，扫描速度5mm/s，制备MoSi2复合合金涂层厚度约1.5mm。MoSi2复合合金涂层的压痕出现开裂现象，见附图5。
实施例3：
一种模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法，包括如下步骤：
提供H13模具钢，将表面进行打磨抛光；分别按比例称量MoSi2和Al粉末188g和12g，置于球磨机内均匀混合24h，混合粉末涂覆在H13钢表面，采用丙酮保持粉末粘附在模具钢表面，后放置于100℃干燥箱中干燥5min，将厚度为0.3mm的预置涂层，进行激光扫描，激光功率2.0KW，扫描速度8mm/s，制备获得致密的MoSi2复合合金涂层厚度约1.0mm。
实施例4：
一种模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法，包括如下步骤：
提供5CrNiMo模具钢，将表面进行打磨抛光；分别按比例称量MoSi2和Nb粉末175g和25g，置于球磨机内均匀混合24h，混合粉末涂覆在5CrNiMo钢表面，采用丙酮保持粉末粘附在模具钢表面，后放置于100℃干燥箱中干燥5min，将厚度为0.4mm的预置涂层，进行激光扫描，激光功率2.3KW，扫描速度6mm/s，制备获得致密的MoSi2复合合金涂层厚度约1.2mm。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将质量百分比含量70-95％的MoSi2粉末、质量百分比含量2-27％的Nb粉末和质量百分比含量的3-28％的Al粉末混合，放入球磨机内干混合，得到复合合金粉末；
(2)对模具钢表面进行预处理，将模具钢表面打磨后利用酒精或丙酮清洗，吹干；
(3)将步骤(1)获得的复合合金粉末预制在步骤(2)获得的模具钢表面，烘干后模具钢表面获得预置涂层；
(4)将步骤(3)获得的预置涂层进行激光扫描，激光光斑尺寸为8mm×8mm，激光功率2.0-2.6KW，扫描速度5-10mm/s，制成MoSi2复合合金涂层。
2.如权利要求1所述的模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法，其特征在于，步骤(1)中MoSi2粉末的纯度为99.9％，颗粒直径1-3μm；铝粉末纯度为99.9％，颗粒直径3-5μm；铌粉末纯度为99.5％，颗粒直径4-5μm，采用行星式球磨机，球磨时间为24h，转速为300r/min。
3.如权利要求1所述的模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法，其特征在于，步骤(3)中复合合金粉末采用丙酮保持粉末粘附在模具钢表面，放置于100℃干燥箱中干燥5min后所得预置涂层的厚度为0.2-0.5mm。
4.如权利要求1所述的模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法，其特征在于，步骤(4)中激光扫描采用多道次扫描，激光扫描的搭接率为30-50％，所得MoSi2复合合金涂层的厚度为0.5-1.5mm。
CN201810378961.4A 2018-04-25 2018-04-25 一种模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法 Pending CN108588706A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810378961.4A CN108588706A (zh) 2018-04-25 2018-04-25 一种模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810378961.4A CN108588706A (zh) 2018-04-25 2018-04-25 一种模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108588706A true CN108588706A (zh) 2018-09-28

Family

ID=63609249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810378961.4A Pending CN108588706A (zh) 2018-04-25 2018-04-25 一种模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108588706A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109234728A (zh) * 2018-10-18 2019-01-18 江苏理工学院 一种钼合金表面激光熔覆制备MoSi2涂层的方法
CN109267061A (zh) * 2018-10-18 2019-01-25 江苏理工学院 一种tzm合金薄板表面硅化物涂层的制备方法
CN109913870A (zh) * 2019-04-30 2019-06-21 江苏理工学院 一种铌合金表面MoSi2涂层的制备方法
CN111074190A (zh) * 2019-12-25 2020-04-28 江苏理工学院 一种钢材表面MoSi2复合涂层及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105401038A (zh) * 2015-12-30 2016-03-16 重庆理工大学 一种多主元合金粉末及其用于在模具钢上激光熔覆制备涂层的方法
US20160340762A1 (en) * 2015-05-20 2016-11-24 Caterpillar Inc. Cladding Composition and Method for Remanufacturing Components

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160340762A1 (en) * 2015-05-20 2016-11-24 Caterpillar Inc. Cladding Composition and Method for Remanufacturing Components
CN105401038A (zh) * 2015-12-30 2016-03-16 重庆理工大学 一种多主元合金粉末及其用于在模具钢上激光熔覆制备涂层的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张浩等: "Nb、Al共掺杂MoSi_2弹性性质的第一性原理计算", 《稀有金属材料与工程》 *
齐鸣等: "高温合金表面激光熔覆MoSi_2/Al复合涂层的组织结构和性能", 《热加工工艺》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109234728A (zh) * 2018-10-18 2019-01-18 江苏理工学院 一种钼合金表面激光熔覆制备MoSi2涂层的方法
CN109267061A (zh) * 2018-10-18 2019-01-25 江苏理工学院 一种tzm合金薄板表面硅化物涂层的制备方法
CN109234728B (zh) * 2018-10-18 2020-07-28 江苏理工学院 一种钼合金表面激光熔覆制备MoSi2涂层的方法
CN109913870A (zh) * 2019-04-30 2019-06-21 江苏理工学院 一种铌合金表面MoSi2涂层的制备方法
CN111074190A (zh) * 2019-12-25 2020-04-28 江苏理工学院 一种钢材表面MoSi2复合涂层及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108588706A (zh) 一种模具钢表面制备MoSi2复合合金涂层的方法
Yılmaz et al. Effects of TiO2 on the mechanical properties of the Al2O3–TiO2 plasma sprayed coating
TWI258532B (en) Turbine component, gas turbine engine, method for manufacturing turbine component, surface processing method, vane component, metal component, and steam turbine engine
US2775531A (en) Method of coating a metal surface
WO2007023976A1 (ja) 耐損傷性等に優れる溶射皮膜被覆部材およびその製造方法
CN104562154B (zh) 一种难熔金属材料表面Zr基陶瓷涂层防护的方法
CN107740093B (zh) 激光熔覆用高温封严涂层的高熵合金粉末及其制备方法
Gupta et al. Microstructural characterization of cermet cladding developed through microwave irradiation
US20130001278A1 (en) Braze materials and processes therefor
Mishra et al. Plasma spray coating of fly ash pre-mixed with aluminium powder deposited on metal substrates
CN111575705A (zh) 一种碳化钨增强镍基复合涂层的制备方法
Dubourg et al. Properties of alumina–titania coatings prepared by laser-assisted air plasma spraying
CN112063951A (zh) 一种镁铝合金表面激光熔覆自润滑涂层及其施工方法
CN105132914B (zh) 一种添加纳米Ti的激光熔覆Fe基Cr3C2复合涂层及其制备方法
Bandyopadhyay et al. Compositionally graded aluminum oxide coatings on stainless steel using laser processing
CN108950535B (zh) 一种高频感应辅助自蔓延碳化钛基复合涂层的制备方法
Hebbale Microstructural characterization of Ni based cladding on SS-304 developed through microwave energy
CN106853436B (zh) 一种钼基复合涂层及其制备方法
CN108330429A (zh) 一种二硅化钼复合涂层及其制备方法
CN105695917A (zh) 一种耐高温抗烧蚀TiB2-MoSi2复合涂层及其制备方法
CN108411298A (zh) 一种激光熔覆纳米金属复合物涂层的方法
CN105483697A (zh) 一种微型轴及其制备方法
CN108558444A (zh) 一种提高硅基非氧化物陶瓷材料表面环境障涂层硬度和抗热震性能的激光熔凝方法
CN109735787A (zh) 一种耐高温抗氧化烧蚀复合涂层及制备方法
JP5058672B2 (ja) 金属表面皮膜の封孔処理方法、および金属表面皮膜の封孔処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180928

RJ01 Rejection of invention patent application after publication