[發(fā)明專利]一種立體空間堆垛網(wǎng)狀添加物的激光熔覆涂層制備方法

無效

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• 申請日: 2011-10-26
• 公開（公告）號: CN102373467A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾維華;劉洪喜;蔣業(yè)華;紀升偉;張忠
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: C23C24/08
• 分類號: C23C24/08;B23K26/34
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技術(shù)領(lǐng)域????

本發(fā)明涉及利用大功率多模橫流CO₂激光器激光熔覆技術(shù)，特別涉及激光熔覆表面改性技術(shù)。

背景技術(shù)

近年來，隨著激光熔覆技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)取得了令人矚目的成果。但目前激光熔覆中最棘手的問題就是涂層裂紋，這阻礙激光熔覆技術(shù)快速實現(xiàn)工業(yè)化進程。國內(nèi)外通過熔覆粉末成分調(diào)配、基體材料選擇、改變激光熔覆工藝參數(shù)、熱處理等方法對激光熔覆涂層裂紋形成機理、控制和處理手段展開大量研究。

經(jīng)過文獻檢索，例如：譚文（參見譚文,?劉文今,?賈俊紅.金屬熱處理,?2000,?1(1):?15-17）采用Fe-C-Si-B粉末預(yù)置在灰口鑄鐵基體上進行激光熔覆，得出多道搭接熔覆層產(chǎn)生的裂紋機率比單道熔覆高。在Fe-C-Si-B粉末加入少量的CaF₂可以改善熔覆粉末的工藝性能。李勝（參見李勝,?曾曉雁,?胡乾午.中國表面工程,?2007,?20(4):?11-15）通過激光熔覆專用鐵基合金特點分析，綜述了激光熔覆專用鐵基合金的研究現(xiàn)象，提出了現(xiàn)有激光熔覆專用鐵基合金成分與組織設(shè)計思想，主要體現(xiàn)在“原位自生”和“高碳共晶”。而王宏宇（參見王宏宇,?左敦穩(wěn),?陸英艷,許鴻昊.航空材料學(xué)報,?2008,?28(6):?57-60）通過在鎳基合金基體上激光熔覆MCrAlY涂層，展開裂紋的成因與控制的研究，提出緩冷處理措施來控制基體裂紋，但保溫隨爐緩冷處理會引起熔覆層組織粗大、枝晶特征明顯等不良影響，而隨箱緩冷處理涂層對熔覆層組織并未產(chǎn)生不良影響。Chaofeng?Wu（參見Chaofeng?Wu,?Mingxing?Ma,?Wenjin?Liu,?et?al.?Materials?Letters,?2008,?62(17-18):?3077-3080）研究了激光熔覆鐵基合金粉末涂層顯微結(jié)構(gòu)，其中鐵基粉末加入Ti、Zr、C等元素，實驗結(jié)果表明：涂層與基體形成良好的致密冶金結(jié)合。J.?Radziejewska?（J.?Radziejewska,?S.?J.?Skrzypek.?Journal?of?Materials?Processing?Technology,?2009,?209(4):?2047-2056）采用CO₂激光器，通過鐵碳合金加入了鈷鎢鉻等合金元素進行多道激光熔覆，結(jié)合微觀結(jié)構(gòu)、顯微硬度和殘余應(yīng)力對熔覆涂層進行分析，實驗結(jié)果表明：距基體表面20-30μm涂層顯微硬度值明顯增加。X-射線衍射分析殘余應(yīng)力測量，合金化熔覆涂層受到拉應(yīng)力，大約為500MPa。Igor?Smurov（參見Igor?Smurov.?Surface?&?Coatings?Technology,?2008,?202(18):?4496-4502）利用金屬沉積技術(shù)應(yīng)用于制造功能梯度涂層，研究了鎢鉻鈷合金涂層的滑動磨損性能，納米粉末增強相的存在，摩擦系數(shù)低于0.12。

然而，極少看到通過網(wǎng)狀添加物激光熔覆，國內(nèi)毛懷東（參見毛懷東，張大衛(wèi)，劉澤福.2008,41(5):553-557）對Ni45和CoO₂兩種粉末熔覆層中加入塑性好、屈服極限較低不銹鋼網(wǎng)，降低了熔覆層中的應(yīng)力值，控制了熔覆層中的裂紋激光熔覆。現(xiàn)有激光熔覆技術(shù)中網(wǎng)狀添加物材料單一，仍然存在裂紋、氣孔等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有的技術(shù)不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是：采用一種立體空間堆垛網(wǎng)狀添加物的激光熔覆涂層制備方法，將立體空間堆垛網(wǎng)狀添加物的激光熔覆涂層和奧氏體不銹鋼基材形成良好的冶金結(jié)合層，防止出現(xiàn)裂紋、氣孔、夾雜等缺陷，改善熱影響區(qū)組織和性能，提高熔覆效率，并實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。

????本發(fā)明解決所述技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，步驟具體包括如下：

（1）立體空間堆垛網(wǎng)狀添加物制作：將金屬粉末與水溶性粘結(jié)劑混合熔煉成混合物，將混合物通過紡絲用的噴嘴擠壓成直徑為0.25~1.0mm的金屬絲，紡織成間距不等的三種網(wǎng)狀物，間距分別為0.25、0.5、1.0mm。

（2）奧氏體不銹鋼基材表面前處理：先對奧氏體不銹鋼基材待熔覆表面進行打磨，然后用無水乙醇清洗干凈；

（3）激光熔覆材料準(zhǔn)備：將金屬粉末放置烤箱烘干，溫度為100~150℃，時間為1~2h，自然冷卻后加入送粉器中，以同步送粉方式涂覆在的預(yù)置有立體空間堆垛網(wǎng)狀物的奧氏體不銹鋼基材表面上，送粉量為0.2g/s，涂層的厚度達到1.5~2.5mm；