[发明专利]激光感应复合熔覆梯度功能热障涂层的方法

摘要

一种激光感应复合熔覆梯度功能热障涂层的方法，其特征是方法步骤为：(1)将基材表面进行除锈、除油、清洗与喷砂处理；(2)同时利用铜管对感应加热区吹入惰性保护气体，防止其高温氧化；(3)将聚焦激光束与双斗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；(4)将数控机床沿激光扫描速度的垂直方向移动激光光斑直径的70～30％；(5)使陶瓷相在复合粉末内的质量百分含量增加0～90wt.％；(6)重复步骤(2)-(5)，直到涂层达到所要求的厚度；否则，工作结束。本发明的优点是：(1)对基材的尺寸、形状以及需要处理的部位无限制；(2)对于梯度功能热障涂层，陶瓷相在涂层内的含量沿涂层厚度方向呈梯度变化、可控；(3)整个梯度功能热障涂层无气孔与裂纹；(4)服役寿命大幅度提高。

主权项

一种激光感应复合熔覆梯度功能热障涂层的方法，其特征是方法步骤为：(1)首先将粘结金属MCrAlY(M＝Ni，NiCo)合金粉末与陶瓷相氧化铈稳定的氧化锆(ZrO2+(6～8％)CeO2)或铸造WC以及高熔点、高硬度的硼化物、硅化物和金属间化合物分别装入双斗自动送粉器的两个装料斗内，然后将基材表面进行除锈、除油、清洗与喷砂处理，通过精确调节双斗送粉器的两个装料斗的送粉率，使陶瓷相在复合粉末内的质量百分含量为0～90wt.％；(2)将基材表面与感应加热线圈之间的距离控制在2～10mm内，通入电流至感应加热线圈，并调节感应加热功率，使基材表面被感应加热的温度为300～1000℃，同时利用铜管对感应加热区吹入惰性保护气体，防止其高温氧化；(3)将聚焦激光束与双斗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；利用粉末喷嘴将复合粉末吹入激光感应复合熔覆热源形成的熔池内，复合粉末在熔池内发生熔化并在基材的表面铺开，当激光束与感应加热源移开后，熔融层冷却并凝固结晶形成涂层；激光感应复合熔覆过程中，粉末喷嘴与基材表面法向间的夹角为30～70°，粉末喷嘴与基材的垂直距离为10～15mm，粉末流量为1～12kg/h，激光束光斑直径为1～20mm，激光功率为2～8kW，感应加热功率为20～200kW，激光扫描速度为1～12m/min，单层涂层的厚度为0.1～2mm；(4)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70～30％；(5)当激光感应复合熔覆完一层涂层之后，将激光头、感应加热线圈和粉末喷嘴返回到上一涂层激光感应复合熔覆时的起始位置，并沿Z轴上升到上一涂层的厚度距离，同时增加陶瓷相的送粉率，使陶瓷相在复合粉末内的质量百分含量增加0～90wt.％；(6)检测涂层的厚度是否达到预期的厚度要求，如果没有，重复步骤(2)-(5)，直到涂层达到所要求的厚度；否则，工作结束。