[发明专利]铜质基体表面激光熔覆工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属处理材料及处理工艺。

背景技术

激光熔覆技术是对材料表面进行改性的主要方法之一，是利用高能密度的激光束将具有不同成分和性能的合金在基材表面快速熔化，在基体表面形成与基体具有完全不同成分和性能的合金层的快速凝固过程。

铜合金激光熔覆技术具有以下难点：①铜合金的导热性能良好、比热容小、浸湿性能差、表面有坚硬的氧化膜，对光斑的反射率较大，这就使得激光产生的热量在其表面不易停留，不易形成较高的功率密度，不能形成熔池；②铜合金基体与涂层的材料体系之间的性能差别很大，熔覆过程中失效问题较严重；③熔覆层内韧性不足，存在热裂和应力等缺陷。

目前，已经有学者利用二氧化碳激光或半导体激光进行了铜质基体的激光复合熔覆；其中：

如图1所示，二氧化碳激光熔覆技术得到的熔覆层与基体稀释率较高，热影响区很大，造成熔覆层物理特性降低，基体受热变形率很高，有微型砂眼及气孔。

如图2所示，半导体激光熔覆技术得到的熔覆层与基体稀释率虽然比二氧化碳激光的熔覆层低，但热影响区依然很大，造成基体的热变形很大。

总之，目前用于对铜质基体表面进行熔覆的技术还有很多的问题，不能很好满足工业生产的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种熔覆工艺，该熔覆工艺采用特定的熔覆材料和特定的激光参数，从而在铜质基体表面形成的熔覆层组织致密，无裂纹、无气孔，与铜质基体表面形成良好的冶金结合。

本发明一种铜质基体表面激光熔覆工艺，包括如下步骤：

E.抛光；使用抛光设备对铜质基体表面进行抛光处理，使得铜质基体表面光滑有亮泽；

F.除污；使用除污剂对铜质基体表面进行清洗，去除铜质基体表面的油渍和其它污染物；

G.激光熔覆；使用激光同轴送粉器将耐磨耐高温熔覆合金材料送入铜质基体表面，同时采用脉冲Nd:YAG激光器进行逐层激光熔覆；其中，以质量百分比计，所述耐磨耐高温合金材料成分为：Ni：20％～29％；Fe：18％～28％；C：6～10％；Co：10～23％；B：2.5～4.5％；Si：3.0～5.0％；所述脉冲Nd:YAG激光器工艺参数为：聚焦镜焦距f＝200～250mm；熔覆功率P＝800～1000W；光斑直径D＝2.5～4.0mm；熔覆扫描速率V＝20～45mm/s；搭接率50％；

H.冷却；待铜质基体完全冷却，获得边界平直的熔覆层；至此对铜质基体表面进行的熔覆工艺完全结束。

本发明一种铜质基体表面激光熔覆工艺，其中所述抛光设备采用砂纸或者抛光机。

本发明一种铜质基体表面激光熔覆工艺，其中所述除污剂采用丙酮。

本发明一种铜质基体表面激光熔覆工艺，其中所述耐磨耐高温熔覆合金材料的粒度为-150～300目。

本发明一种铜质基体表面激光熔覆工艺，其中在激光熔覆环节，在铜质基体表面形成的熔覆层厚度介于0.1～2.5mm之间。

本发明一种铜质基体表面激光熔覆工艺，其中在激光熔覆环节，所述脉冲Nd:YAG激光器工艺参数为：聚焦镜焦距f＝250mm；熔覆功率P＝870W；光斑直径D＝3mm；熔覆扫描速率V＝35mm/s；搭接率50％。