[發明專利]一種銅表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆層的制備方法

有效

• 申請號: 201710768199.6
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107513711B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 戰再吉;呂相哲;曹海要;王振春
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 耿小強

1.一種銅表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆層的制備方法，其步驟如下：

(1)原位自生陶瓷增強熔覆粉末的制備

原位自生陶瓷增強熔覆粉末由陶瓷增強相材料和銅粉組成，陶瓷增強相材料由Al粉、ZrO₂粉和LaB₆組成，陶瓷增強相材料的摩爾比為，Al:ZrO₂:LaB₆＝3:3:1；

按照上述粉末配比，準確稱量，將各組分放入V型混料機中混粉，干燥，去除粉末中的水分，制得混合熔覆粉末；

(2)純銅基板的制備

選用銅基板，使用砂紙打磨純銅表面，去除表面污漬、氧化物等；使用無水乙醇擦拭待熔覆表面；使用毛刷在純銅表面涂刷一層碳素墨水，干燥，得純銅基板；

(3)銅表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆層的制備

將步驟(2)所得純銅基板固定在數控機床上，純銅基板隨數控機床移動，利用旁軸送粉器將粉末送達激光器發出的激光作用處，形成熔覆層，激光熔覆結束后，空冷至室溫，得到銅表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆層；

所述步驟(3)中反應生成的La₂O₃含量占總量的0.5～1.5wt.％；

所述步驟(1)中所述陶瓷增強相材料在原位自生陶瓷增強熔覆粉末中的含量為4～12wt.％；

所述步驟(1)中所述銅粉的平均粒度為53～75μm，純度為99.9％；Al粉的平均粒度為38～75μm，純度為99.5％；ZrO₂粉的平均粒度為25～48μm，純度為99.9％；LaB₆的平均粒度為25～48μm，純度為99.5％。

2.根據權利要求1所述的銅表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆層的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中所述V型混料機的轉度為15r/min，混粉時間為2小時；所述步驟(1)中所述干燥在烘干箱中進行，干燥溫度為120℃，干燥時間為1小時。

3.根據權利要求2所述的銅表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆層的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中所述干燥在烘干箱中進行，干燥溫度為120℃，干燥時間為10分鐘。

4.根據權利要求3所述的銅表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆層的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中所述數控機床的移動速度為1～2mm/s。

5.根據權利要求4所述的銅表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆層的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中所述激光器范圍功率為1.8～2.4kW。

6.根據權利要求5所述的銅表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆層的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中所述旁軸送粉器的送粉量為1～3g/min；載氣為氬氣，同時充當保護氣，送氣量為2～6L/min；所述步驟(3)中搭接率為30～50％。

7.根據權利要求6所述的銅表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆層的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中熔覆前采用1500W激光功率對純銅表面進行預熱處理5分鐘，使銅基板溫度達到約500℃，隨后進行激光熔覆。