[发明专利]一种金属表面形成激光熔覆层的方法

说明书

本发明公开了一种金属表面形成激光熔覆层的方法，包括以下操作步骤：将金属材料固定后，通过砂纸和磨轮对金属材料表面进行打磨，使得金属材料表面粗糙度Ra为0.15‑0.2μm，然后使用丙酮和乙醇混合物清洗金属材料表面，最后用清水冲洗，干燥放置；将熔覆材料均匀的涂覆在金属材料表面，使得熔覆材料在金属表面形成均匀的熔覆涂层，静置自然晾干；将处理后的金属材料放入高温反应釜中进行预热，预热温度为320‑350℃；预热15min后，将金属材料转移至匀强磁场环境中，并通入惰性气体，然后才有激光器对金属表面熔覆材料进行激光熔化；待熔覆材料彻底熔化成膜以后，自然冷却，得到所述的金属表面的激光熔覆层。

技术领域

本发明涉及金属表面覆层制备技术领域，具体为一种金属表面形成激光熔覆层的方法。

背景技术

激光熔覆亦称激光包覆或激光熔覆，是一种新的表面改性技术。激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点，因此激光熔覆技术应用前景十分广阔。

但是当前的激光熔覆技术自诞生以来，总的来讲未能使其得以真正推广应用。这主要因为激光熔覆中存在的最为棘手的问题是熔覆层的裂纹与开裂，并在很大程度上限制了这一技术的应用范围。激光熔覆裂纹产生的主要原因是由于激光熔覆材料和基材材料在物理性能上存在差异，加之高能密度激光束的快速加热和急冷作用，使熔覆层中产生极人的热应力。通常情况下，激光熔覆层的热应力为拉应力，当局部拉应力超过涂层材料的强度极限时，就会产生裂纹，由子激光熔覆层的枝晶界、气孔、夹杂处强度较低且易子产生应力集中，裂纹往往在这些地方产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属表面形成激光熔覆层的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金属表面形成激光熔覆层的方法，包括以下操作步骤：

S1：金属基材表面预处理：将金属材料固定后，通过砂纸和磨轮对金属材料表面进行打磨，使得金属材料表面粗糙度Ra为0.15-0.2μm，然后使用丙酮和乙醇混合物清洗金属材料表面，最后用清水冲洗，干燥放置；

S2：预置熔覆材料：取适量的镍材料粉末3-9份，铬材料粉末13-18份，氧化硅粉末0.8-1.5份，硼材料粉末0.05-0.09份，轻稀土材料0.03-0.07份、铋锡合金粉末1.5-3份和磁铁粉末0.2-0.5份混合后，加入润滑剂1.2-2.5份和适量的水玻璃溶液制成糊状的熔覆材料，将熔覆材料均匀的涂覆在金属材料表面，使得熔覆材料在金属表面形成均匀的熔覆涂层，静置自然晾干；

S3：预热：将S2)中处理后的金属材料放入高温反应釜中进行预热，预热温度为320-350℃；

S4：激光熔化：预热15min后，将金属材料转移至匀强磁场环境中，并通入惰性气体，然后才有激光器对金属表面熔覆材料进行激光熔化；

S5：后热处理：待熔覆材料彻底熔化成膜以后，自然冷却，得到所述的金属表面的激光熔覆层。

优选的，所述熔覆材料包括镍材料粉末8份，铬材料粉末15份，氧化硅粉末1.2份，硼材料粉末0.07份，轻稀土材料0.05、铋锡合金粉末1.9份，磁铁粉末0.4份和润滑剂1.5份。

优选的，所述轻稀土材料为镧、铈、镨、钕、钷中的一种或两种以上混合物。

优选的，所述铋锡合金中铋占合金总成分的58％，锡占合金总成分的42％；铋锡合金粉末颗粒粒径为60μm。