[发明专利]一种激光－感应复合熔覆制备高强高导铜基合金涂层的方法

权利要求书

1.一种激光－感应复合熔覆制备高强高导铜基合金涂层的方法，其特征是方法与步骤为：

（1）将专用铜基合金粉末进行酸洗、活化、化学镀镍与烘干处理，形成具有核－壳结构的镍包铜基合金粉末，然后放置于自动送粉器的装料斗内；

（2）对基体表面进行除油、除锈、活化与化学镀镍处理，提高基体表面对激光束能量的吸收率，其中基体表面化学镀镍层厚度为8~30μm；

（3）将高频感应加热线圈与基体表面之间的距离控制在2~15 mm内，调节感应加热功率，使基体表面被感应加热的温度为500~900℃，同时利用铜管对感应加热区吹入Ar气；

（4）将CO₂激光器产生的激光束与自动送粉器的粉末喷嘴定位于感应加热区内，实现激光热源与感应加热源的复合；利用粉末喷嘴将具有核－壳结构的镍包铜基合金粉末吹入激光－感应复合熔覆热源形成的熔池内，当激光－感应复合熔覆热源移开后，熔融的镍包铜基合金粉末快速凝固结晶形成高强高导铜基合金涂层；其中，激光功率2~5 kW，激光扫描速度为1000~5000 mm/min，粉末喷嘴直径3~5.8 mm，激光光斑直径4~6 mm，粉末流量60~180 g/min，粉末喷嘴与基体表面化学镀镍层表面法向间的夹角为37~45°，粉末喷嘴与基体表面化学镀镍层垂直距离为12~20 mm；

（5）当激光－感应复合熔覆完一道之后，沿激光扫描速度的垂直方向移动数控机床，其移动的距离为激光光斑直径的40~60%；

（6）检测高强高导铜基合金涂层的厚度是否达到预期的要求，如果没有，将激光头沿Z轴方向上升一段距离ΔZ，该距离ΔZ为上一铜基合金涂层的厚度，重复步骤（3）－（5），直到高强高导铜基合金涂层达到所要求的厚度。

2.根据权利要求1所述的一种激光－感应复合熔覆制备高强高导铜基合金涂层的方法，其特征在于所用合金粉末为专用铜基合金粉末，其化学成分为：Al 2.0~15.0 wt.%，Cr 0.2~2.0 wt.%，Zr 0.03~1.0 wt.%，Ni 2~5 wt.%，Fe 5~30 wt.%，余量为Cu，粒径为20~60 μm。

3.根据权利要求1所述的一种激光－感应复合熔覆制备高强高导铜基合金涂层的方法，其特征在于进行所述的步骤（1）时，专用铜基合金粉末酸洗与活化配方为：将40%~60%盐酸与0.5%~2%硝酸形成的混合酸液洗涤专用铜基合金粉末，10~20分钟后用去离子水清洗，然后用8%~15%的盐酸活化经酸洗的专用铜基合金粉末，15~30分钟后用去离子水清洗至中性。

4.根据权利要求1所述的一种激光－感应复合熔覆制备高强高导铜基合金涂层的方法，其特征在于进行所述的步骤（1）时，专用铜基合金粉末化学镀镍的配方为：硫酸镍　20~50 g/l，联胺 60~85 ml/l，焦磷酸钾 30~70 g/l，醋酸钯 0.05 g/l，25%~30%氨水 5~20 ml/l，pH值 11~14，温度 75~90℃，时间20~60 min，机械搅拌转速 120~250 r/min，超声分散频率 30~80 kHz，专用铜基合金粉末表面形成镍包覆层的厚度为1~20 μm。

5.根据权利要求1所述的一种激光－感应复合熔覆制备高强高导铜基合金涂层的方法，其特征在于进行所述的步骤（2）时，基体是铝及铝合金、镁及镁合金、铜及铜合金。

6.根据权利要求1所述的一种激光－感应复合熔覆制备高强高导铜基合金涂层的方法，其特征在于进行所述的步骤（2）时，铝及铝合金进行两次化学镀镍与退火处理，其中，第一次化学镀镍配方为：硼酸 5~10 g/l，硫酸镍 20~40 g/l，次亚磷酸钠 20~35 g/l，焦磷酸钠5~18 g/l，柠檬酸三钠20~50 g/l，氯化铁25~35 g/l，三乙醇胺 8~16 ml/l，pH值 8~12，温度 40~65℃，时间 3~10 min；第二次化学镀镍配方为：硫酸镍 15~25 g/l，次亚磷酸钠20~35 g/l，醋酸钠 10~30 g/L，焦磷酸钠 5~18 g/l，柠檬酸三钠15~25 g/l，硫脲 0.0008~0.0015 g/l，十二烷基硫酸钠 0.008~0.02 g/l，pH值 8~12，温度 60~85℃，时间 40~90 min，另外，铝及铝合金化学镀镍之后进行300~500℃+2~4h退火。