[發明專利]用于鋁青銅表面激光熔覆的材料及激光熔覆方法

無效

• 申請號: 200710306543.6
• 申請日: 2007-12-26
• 公開（公告）號: CN101255522A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 徐建林;楊波
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: C22C30/02
• 分類號: C22C30/02;C23C24/10
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司
• 代理人: 董斌

技術領域

本發明涉及金屬表面處理技術。

背景技術

激光是上世紀60年代發現的新光源，具有能量高、聚光性好等特點。激光熔覆技術正是基于以上特點而開發的一種新穎的表面改性技術。近年來隨著大功率激光機的出現，激光熔覆技術也受到越來越多的關注，但主要集中在黑色金屬以及鋁合金、鈦合金等基體上，在銅合金上激光熔覆的仍然很少，在鋁青銅上激光熔覆的還未發現，但鋁青銅合金良好的摩擦性能、耐腐蝕、易塑性加工等性能，致使其在現代工業中的應用也越來越廣泛。如被廣泛應用于機械、飛機和汽車制造業、船舶和海洋工業、家電、冶金、采礦、石化工業、鐵道和機車工程以及建筑工業等高應力條件下工作的耐磨件。但隨著工業發展，傳統的鋁青銅合金已經不能滿足在部分行業中應用的要求，對鋁青銅材料的性能提出了更高的要求。為了進一步擴大鋁青銅合金的應用范圍，就必須進一步提高它的強度和耐磨性。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于鋁青銅表面激光熔覆的材料及激光熔覆方法。

本發明是一種用于鋁青銅表面激光熔覆的材料及激光熔覆方法，按重量百分比計量其成分為：Cu?25.0～35.0％，Cr?11.5～14.5％，Zr?2.0～3.0％，B?2.5～3.5％，Si?2.5～3.0％，Fe?5.5～6.5％，余量為Ni，以上材料均為100～300目的粉末。

本發明的激光熔覆方法，按以上所述的合金成分進行配料，將配好的原材料混合均勻后，根據激光熔覆的面積，以每平方毫米0.02g～0.08g稱取合金粉末，用丙烯酸樹脂將合金粉末預置在鋁青銅表面，待真空干燥(40℃～70℃)后采用壓力機壓實，采用激光光束進行掃描，激光熔覆時采用逐漸減小激光功率的方式對預置層進行掃描，在開始掃描時激光功率設置在800～4000W，以后每秒降低20～40W直到激光功率達到2000W，以后以2000W繼續熔覆，掃描速度為6～8毫米/秒，光斑直徑為4毫米。

本發明的有益效果為：其成分中的Ni、Cu是材料的基本元素與Cr、Fe、Zr等元素形成含Ni和Cu等元素的固溶體，提高材料的綜合性能；Cr能固溶于Cu中起到強化作用，并顯著提高材料的機械性能，并且熔覆層中的富Cr相硬度較高，有彌散強化的作用。激光熔覆是采用類似于焊接的工藝將熔覆層與基體結合在一起的，所以熔覆層與基體可以達到冶金結合。激光熔覆層由Ni、(Ni、Cu)固溶體、CrB、Cr₇C₃、Cr₂C₃等組成。熔覆層的亞表層和中部冷卻速度相對較慢，所以Cr化物以網狀物出現。而在靠近鋁青銅基體部位雜質元素很多，加之鋁青銅基體的溫度低，引起這一區域過冷度很大，造成形核率很大，晶體還來不及形成網狀物之前凝固已經完成，所以在這一區域的Cr化物呈細小的針狀組織。由此可見，激光熔覆層的組織主要由Ni以及Ni的固溶體上分布著網狀或者針狀的Cr化物組成。激光熔覆層組織均勻致密，一次性熔覆完后熔覆層厚度為0.5～2mm，硬度為400～500HV_0.2。在干摩擦和潤滑摩擦條件下，經過激光熔覆技術改性后的試樣的摩擦磨損性能均得到提高。

具體實施方式

本發明的用于鋁青銅表面激光熔覆的材料，按重量百分比計量其成分為：Cu?25.0～35.0％，Cr?11.5～14.5％，Zr?2.0～3.0％，B?2.5～3.5％，Si?2.5～3.0％，Fe?5.5～6.5％，余量為Ni，以上材料均為100～300目的粉末。

本發明的用于鋁青銅表面激光熔覆方法，按以上所述合金成分進行配料后，將配好的合金粉末放入球磨罐，在球磨機里混合1～2個小時。根據激光熔覆的面積，以每平方毫米0.02g～0.08g稱取混合均勻后的合金粉末，用丙烯酸樹脂將合金粉末預置在鋁青銅表面，待真空干燥(40℃～70℃)30～60分鐘后，采用壓力機壓實，最后采用激光光束掃描，激光熔覆時采用逐漸減小激光功率對預置層進行掃描，整個過程采用氮氣保護，氣流量為6L/s，熔覆采用多道熔覆，搭接量為50％。激光熔覆參數為：激光功率剛開始3800～4000W，以后每秒降低20～40W直到為2000W，以后以2000W繼續熔覆，掃描速度6～8mm/s，光斑直徑4mm。激光熔覆后對表面進行機械加工制備成耐磨零配件或者完成零配件的修復。