在工程应用中,可利用等离子喷涂的方法,先在工件表面形成所需性能要求的含有的合金化元素的涂层,然后再用激光加热的方法,使它快速熔化或合金化,形成符合性能要求、经过改性的优质表面工作层。
1.用等离子喷涂与激光技术复合提高钢基材的性能
用等离子喷涂在钢基材上涂覆一层优质的合金,然后再用1.2kW的CO2激光器进行熔融和表面合金化,使钢材的表面获得优质性能的涂层。例如,Metco公司首先用等离子喷涂法在AISI6150钢材表面形成Ni-Cr合金、WC合金涂层,然后再用1.2kW的CO2激光进行复合处理,大大提高了AISI6150钢材的表面硬度和耐磨性能,延长了工件的使用寿命。
2.用等离子喷涂与激光技术复合提高精锻机芯棒的高温高速锻打的使用寿命(www.daowen.com)
现今很多国家使用的大型精锻机大多从奥地利GFM公司进口,其芯棒表面采用爆炸喷涂工艺形成一层耐高温、耐冲击、耐磨蚀、抗热疲劳的薄涂层。这一先进的涂层技术,被美国联合碳化物公司垄断。奥地利GFM公司制造的精锻机,也是配以美国联合碳化物公司的涂层芯棒。针对爆炸喷涂的特点进行分析,也可用两种工艺技术来提高精锻机芯棒的使用寿命,一种是采用低压等离子喷涂代替爆炸喷涂,另一种技术就是用等离子喷涂加激光重熔的复合处理工艺。
用低压等离子喷涂可保证喷涂过程中WC涂层不失碳,涂层成分不变,粉末飞行速度快,涂层致密,与精锻机芯棒基材结合强度高,可减少涂层应力。经生产现场试验,精锻机涂层芯棒在高速、高温锻打石油钻铤达89根/支芯棒,达到美国联合碳化物公司涂层芯棒的国际先进水平。
另外也可用等离子喷涂加激光重熔的涂层复合技术,用超音速等离子体把能耐850~900℃高温和抗冲击性良好的WC-10Co-4Cr(平均粒度为7.3μm)涂层粉末,先喷涂在精锻机芯棒表面上(其中加Cr的目的是提高涂层的高温性能)。喷涂后,辅以激光器对涂层进行重熔,使涂层进一步致密、相结构稳定,并使涂层中的组分对芯棒基材有一定的扩散作用,更进一步提高WC-10Co-4Cr涂层与芯棒基材的结合强度,延长精锻机芯棒在850~900℃高温高速苛刻条件下锻打石油钻铤的使用寿命。这类涂层与复合涂层,也可用于各类模具的强化和修复。
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