[發明專利]一種具有預熱與后熱功能且高效的三光束激光熔覆無裂紋涂層的方法

無效

• 申請號: 201110352257.X
• 申請日: 2011-11-09
• 公開（公告）號: CN102383126A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 周圣豐;戴曉琴
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B23K26/34
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

1.一種具有預熱與后熱功能且高效的三光束激光熔覆無裂紋涂層的方法，其特征是方法步驟為：

（1）基材表面前處理：主要包括對基材表面進行除銹、除油、清洗與噴砂處理，基材可以為碳鋼、合金鋼、鑄鐵；

（2）采用具有定分光比的激光分束鏡將功率為0.3~2?kW的Nd:YAG激光器發出的激光束分成兩束激光，經聚焦后作用于基材表面，其中，第一束激光為預熱激光束，主要用于對基材表面進行預熱處理，預熱激光束的功率為0.18~1.2?kW，預熱的溫度為300~950℃；第二束激光為后熱激光束，主要用于對形成的涂層進行后熱處理；

（3）利用自動送粉器的粉末噴嘴將合金粉末吹入CO₂激光器發出的激光束經聚焦后作用在基材表面形成的熔池內，熔化的合金粉末在基材表面鋪展開，當CO₂激光束運動移開后，熔融層快速凝固并結晶形成涂層；其中，CO₂激光器的功率為2~10?kW，光斑直徑為3~5?mm，掃描速度為1~30?m/min，送粉率為30~260?g/min，粉末噴嘴直徑為2.8~4.5?mm，與CO₂激光束的夾角為30~50°，與基材表面的垂直距離為6~10?mm，粉末粒徑為40~80?μm；

（4）采用后熱激光束對形成的涂層進行后熱處理，從而降低涂層內的殘余應力，后熱激光束的功率為0.12~0.8?kW，后熱的溫度為200~850℃；

（5）當激光熔覆完一道之后，沿激光掃描速度的垂直方向移動數控機床，其移動的距離為激光光斑直徑的70~30%；

（6）檢測涂層的厚度是否達到預期的厚度要求，如果沒有，重復步驟（2）－（5），直到涂層達到所要求的厚度；否則，工作結束。

2.根據權利要求1所述的一種具有預熱與后熱功能且高效的三光束激光熔覆無裂紋涂層的方法，其特征是在進行所述的步驟（2）時，激光分束鏡為雙面拋光的K9玻璃或浮法玻璃或紫外石英玻璃，分光比為60%：40%，兩束激光經聚焦后在基材表面的光斑直徑為3~5?mm。

3.根據權利要求1所述的一種具有預熱與后熱功能且高效的三光束激光熔覆無裂紋涂層的方法，其特征是在進行所述的步驟（3）時，CO₂激光器為連續波的橫流或軸快流激光器，其發出的激光束作用于預熱激光束運動方向的后面，從而控制兩束激光在基材表面的光斑中心間距為3~8?mm。

4.根據權利要求1所述的一種具有預熱與后熱功能且高效的三光束激光熔覆無裂紋涂層的方法，其特征是在進行所述的步驟（3）時，合金粉末為摻入有0~90?wt.%的強化相顆粒的Ni基、Co基、Fe基與Cu基合金粉末，其中強化相顆粒為碳化物如WC、SiC與TiC，硼化物如TiB₂與CrB₂，硅化物如MoSi₂與WSi₂，氧化物如Al₂O₃，ZrO₂，金屬間化合金物FeAl、NiAl與TiAl。

5.根據權利要求1所述的一種具有預熱與后熱功能且高效的三光束激光熔覆無裂紋涂層的方法，其特征是在進行所述的步驟（4）時，后熱激光束作用于CO₂激光束運動方向的后面，從而控制兩束激光在基材表面的光斑中心間距為3~5?mm。

6.根據權利要求1所述的一種具有預熱與后熱功能且高效的三光束激光熔覆無裂紋涂層的方法，其特征是在進行所述的步驟（5）時，將數控機床沿激光掃描速度的垂直方向移動激光光斑直徑的70~30%，從而控制連續兩道次間的搭接率為30~70%。