[发明专利]一种控制铜渗透裂纹产生的激光熔覆方法

说明书

本发明提供了一种控制铜渗透裂纹产生的激光熔覆方法，用于解决现有技术中铜/钢的激光异种焊接容易产生铜渗透裂纹的技术问题，包括：步骤一，备料：准备镍基合金粉末和铜合金粉末；步骤二，烘干：烘干镍基合金粉末和铜合金粉末；步骤三，钢表面预处理：清洗钢表面，干燥钢表面；步骤四，熔覆过渡层：喷射镍基合金粉末至钢表面，以激光加热镍基合金粉末至其熔化并覆盖在钢表面上，形成过渡层；步骤五，熔覆铜合金：喷射铜合金粉末至钢表面，以激光加热铜合金粉末至其熔化并覆盖在钢表面上；步骤六，冷却凝固：对熔覆后的金属进行冷却至液态金属凝固。实施本发明的技术方案可实现提高熔覆层的耐腐蚀和耐磨性能，控制铜渗透裂纹的技术效果。

技术领域

本发明涉及激光熔覆领域，特别涉及一种控制铜渗透裂纹产生的激光熔覆方法。

背景技术

激光熔覆是一种利用高能激光束作用于预先涂覆在金属表面或采用同步送入的粉末上，使之快速加热并快速凝固形成良好冶金结合的方法。和传统的表面强化及修复技术相比，激光熔覆具有精度高，效率高，形成冶金结合强度高等优点，可以满足一些结构复杂同时又要求高精度、高结合强度部件的再制造修复的需求。将铝青铜通过激光熔覆在Q235钢上，可以提高碳钢的腐蚀性，扩大其应用前景，但是在铜-铁的激光熔覆过程中铜渗透裂纹是很难避免的，因为铜合金经激光加热至液态后会与钢产生润湿作用，并沿着钢的奥氏体晶界渗透，产生渗透裂纹。这种裂纹产生于靠近碳钢的熔合线处并向钢材热影响区扩展，属于“液态金属脆化”一种现象。只要熔覆过程中温度高于铜合金的熔点，铜-铁两相润湿就会进行，当拉应力达到材料极限时就会产生渗透裂纹，而铜在裂纹尖端的聚集又会导致裂纹的继续扩展，这也限制了铜/钢的激光异种焊接以及激光熔覆手段。

因此，需要一种控制铜渗透裂纹的激光熔覆方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明中披露了一种控制铜渗透裂纹产生的激光熔覆方法，本发明的技术方案是这样实施的：

一种控制铜渗透裂纹产生的激光熔覆方法，包括：步骤一，备料：准备镍基合金粉末和铜合金粉末；步骤二，烘干：烘干所述镍基合金粉末和所述铜合金粉末；步骤三，钢表面预处理：清洗所述钢表面，干燥所述钢表面；步骤四，熔覆过渡层：喷射所述镍基合金粉末至所述钢表面，以激光加热所述镍基合金粉末至其熔化并覆盖在所述钢表面上，形成过渡层；步骤五，熔覆铜合金：喷射所述铜合金粉末至所述钢表面，以激光加热所述铜合金粉末至其熔化并覆盖在所述钢表面上；步骤六，冷却凝固：对熔覆后的金属进行冷却至液态金属凝固。

优选地，所述镍基合金粉末包含以下元素及重量百分比含量：Ni 50-55％、Cr 17-21％、Nb 4.75-5.5％、Mo 2.8-3.3％、Co 0.5-1.5％、Al 0.2-0.8％、Ti 0.7-1.15％、Si0.25-0.45％、Mn 0.25-0.45％、C 0.05-0.08％、S 0.005-0.02％、Cu 0.1-0.5％，余量为Fe。

优选地，所述铜合金粉末包含以下元素及重量百分比含量：Al 0.6-0.9％，Fe0.72-0.95％，Mn 0.001-0.005％，余量为铜。

优选地，步骤二包括，将所述镍基合金粉末和所述铜合金粉末加热至55-85℃，在真空环境下保温1-2小时。

优选地，步骤三还包括，打磨待加工的钢表面。

优选地，步骤三中，清洗所述钢表面包括用丙酮对所述钢表面进行超声清洗。

优选地，步骤四和步骤五中，激光功率不低于2KW，扫描速度不高于6mm/s。

优选地，步骤四和步骤五中，输送所述镍基合金粉末和所述铜合金粉末的气流为氩气，流量不低于7L/min。

优选地，步骤四和步骤五中，所述镍基合金粉末和所述铜合金粉末的送粉速度之比为在(0.55:1，1:1)范围内。