[发明专利]铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺及合金涂层

权利要求书

1.一种铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、按摩尔质量百分比进行粉体材料配制：①打底层粉体材料成分配比：C-0.03%，B-1.1%，Si-2.0%，Fe-1.5%，Cu-25.0%，Cr-2.5%，Ni-bal；②表层粉体材料成分配比：C-0.05%，Cr-19.32%，B-0.98%，Si-0.89%，Mn-0.16%，Mo-0.3%，Ni-2.58%，Co-0.15%，V-0.04%，Fe-bal；

步骤2、配制的粉体材料和待加工的铜及铜合金表面进行预处理；

步骤3、在铜及铜合金表面采用半导体激光器依次分别激光熔覆打底层和表层粉体材料，其中：激光光斑采用两束圆形激光光斑，送粉喷嘴与第一激光束进行复合，组成同轴送粉方式，使得在工件表面所形成同轴送粉粉末汇聚区位于第一激光束在工件表面形成的小圆形光斑区域中心；第二激光束置于第一激光束的前端并在工件表面形成椭圆形光斑投影，其中在熔覆方向上，椭圆形光斑投影的前端预热铜合金表面，其后端与第一激光束形成的小圆形光斑形成复合能场，对工件表面的同轴送粉粉末汇聚区内的粉体材料进行熔覆加工；所述椭圆形光斑投影的短轴直径大于小圆形光斑的直径；

其中，在步骤3的激光熔覆过程中，采用的工艺参数如下：

①打底层：

第一激光束：激光功率2.5kW，光斑尺寸3mm，扫描速度780mm/min，送粉量1.0r/min，搭接率50%，Ar气保护流量为40ml/min；第二激光束：激光功率2.3kW，光斑尺寸4mm，扫描速度780mm/min，搭接率50%，气刀保护流量为80ml/min；

②表层：

第一激光束：激光功率1.8kW，光斑尺寸3mm，扫描速度780mm/min，送粉量2.3r/min，搭接率50%，Ar气保护流量为40ml/min；第二激光束：激光功率1.6kW，光斑尺寸4mm，扫描速度780mm/min，搭接率50%，气刀保护流量为80ml/min。

2.根据权利要求1所述的铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺，其特征在于，所述第一激光束与第二激光束所组成的平面与工件表面垂直面呈8°夹角，第一激光束与垂直方向呈5°夹角，第二激光束与第一激光束在同一平面内呈45°—50°夹角固定，两激光束在工件表面的作用点和圆辊形工件截面圆心的连线与穿过圆心的垂直轴线夹角6°。

3.根据权利要求1所述的铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺，其特征在于，激光熔覆过程中，在熔覆层中形成有M₂₃C₆和M₇C₃硬质相。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺，其特征在于，所述椭圆形光斑投影的前端2/3预热铜合金表面，其后端的1/3与第一激光束形成的小圆形光斑形成复合能场。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺，其特征在于，配制的粉体材料的预处理包括：

将打底层粉体材料和表层粉体材料分别混合2 h，两种粉体材料在使用之前经100℃真空干燥1.5 h。

6.一种根据权利要求1-5中任意一项的工艺所制备的铜及铜合金表面耐磨耐蚀合金涂层。