[發明專利]軋輥表面激光毛化與微合金化復合加工方法

無效

• 申請號: 200710045619.4
• 申請日: 2007-09-06
• 公開（公告）號: CN101117712A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 胡德金;劉紅斌;萬大平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B23K26/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及一種金屬材料表面加工技術領域的方法，特別是一種軋輥表面激光毛化與微合金化復合加工方法。

背景技術

激光毛化是是近幾年來發展起來的一門綜合性新技術，它利用高能、高頻的脈沖激光作用在軋輥表面，使之加熱、熔化并部分氣化，形成的熔池中液面表面張力和輔助氣體的作用下，部分熔融金屬被推至熔池邊緣，由于激光的快熱快冷的特性，該部分金屬在熔池邊緣迅速凝固，形成凸起，同時在熔池中間形成微坑結構。聲光調Q的Nd:YAG激光器的平均功率較低，用于大型冷軋輥的毛化加工時表面粗糙度不高，毛化效果較差，毛化效率較低，難以滿足大型軋輥加工的需要。采用高光束質量的CO₂連續激光進行脈沖調制后可克服這些不足。冷軋輥的磨損在工業上有重大意義，不僅降低軋機的運轉率，導致固定費用增加，而且造成軋制的材料形狀變化差異很大，影響產品質量。

經對現有技術的文獻檢索發現，中國專利：高重頻調制多脈沖YAG激光刻花系統及加工方法(ZL92113223.9)，采用多脈沖YAG激光束直接作用于軋輥表面，在輥面上形成具有一定形貌的毛化點。但這種毛化方法是借助輔助氣體對軋輥表面的直接的熔凝的處理，熔凝坑深度淺、毛化點凸臺不夠明顯，影響軋輥的軋制效果與軋制的冷軋板的質量。同時，毛化點，特別是毛化點凸緣的硬度，強度和摩擦磨損性能提高程度有限。檢索中還發現，中國專利：金屬軋輥表面高重頻激光誘導放電毛化方法(公開號：CN?1789438A)通過在軋輥表面涂一層介電質薄膜，提出了一種利用高重頻脈沖激光誘導放電的毛化方法，由于介電質薄膜使放電區域的發展受到限制，只有在激光直接照射區的薄膜被汽化后，才能在兩極間形成放電通道。因而，所得到的毛化點直徑比在無介電質薄膜時小得多，而且毛化坑較深，邊緣較清晰。這種方法雖然改善了毛化形貌，但也存在同樣的問題。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一軋輥表面激光毛化與微合金化復合加工方法，使其能夠增加毛化點坑深，提高凸臺高度與邊緣清晰度，加強凸臺強度，提高軋輥表面的硬度和磨擦磨損性能。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明在軋輥表面噴涂一層含合金微粉的薄膜，通過該合金微粉薄膜增加軋輥基體表面對激光光能的吸收，并且該合金微粉薄膜通過激光加熱與基體材料熔融成新的合金材料，在脈沖激光束作用下，與基體熔合形成毛化坑。

所述合金微粉薄膜由合金微粉與乳膠混合后噴涂而成。

所述合金微粉與乳膠混合按照體積比約(2-6)∶1混合，混合物具有較好的流動性。

所述合金微粉的選擇的范圍很廣，可以是各種常規激光合金化所用的通過激光重熔能提高軋輥表面性能的微粉，如Co基、Ni基或者WC、TiC等顆粒組成的金屬陶瓷復合粉末等，顆粒粒度在10μm以下。合金粉末的選擇可以是一種粉末或者幾種的混合物，這取決于元素及化合物進入合金化層的可能性和合理性。

所述乳膠，是指：將具有粘性且易溶于酒精或丙酮的合成樹脂，如2123酚醛樹脂，用酒精或丙酮制成液狀乳膠，濃度約為樹脂飽和濃度的1/2。

所述噴涂，是指：采用噴涂裝置，如噴槍，霧狀噴涂于經乙醇、丙酮清洗的軋輥表面，使合金微粉與軋輥結合緊密、均勻，同時增加軋輥表面對激光光能的吸收。由于酒精或丙酮的揮發性，涂層能迅速吹干。

所述合金微粉薄膜，其厚度根據需要為0-0.5mm不等。

所述合金微粉與乳膠混合物可以在激光毛化之前噴涂也可以激光毛化、噴涂同時進行。

本發明合金微粉在脈沖激光的作用下與基體材料熔融成新的合金材料，在激光毛化的同時，完成軋輥表面的微合金化，合金材料分布于熔池的各個部分，大大加強了毛化凸臺的硬度與磨擦磨損性能。另外，在激光毛化完成后，可以從軋輥表面去除其他未進行毛化處理的合金微粉，這樣毛化凸臺高度得到了提高，毛化點邊緣更加清晰，同時，由于薄膜的厚度較小，相對于常規激光毛化方法，該方法對毛化表面的粗糙度影響也較小；通過改變合金微粉薄膜的厚度(0-0.5mm)可以控制凸臺的曲率半徑。這樣以軋輥軋制過程中對鋼板的咬合力和軋制的鋼板的質量。

附圖說明

圖1為未噴涂合金微粉時得到的毛化點形貌。

圖2為噴涂合金微粉后得到的毛化點形貌。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明：本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。