[發明專利]一種控制銅滲透裂紋產生的激光熔覆方法

有效

• 申請號: 201910151246.1
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN109778180B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 王曉翔;馮珂;徐鴻林;徐翔;錢慧萍;周康杰
• 申請（專利權）人: 上海乾岳投資管理有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C19/05;C22C9/01
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 馮子玲

本發明提供了一種控制銅滲透裂紋產生的激光熔覆方法，用于解決現有技術中銅/鋼的激光異種焊接容易產生銅滲透裂紋的技術問題，包括：步驟一，備料：準備鎳基合金粉末和銅合金粉末；步驟二，烘干：烘干鎳基合金粉末和銅合金粉末；步驟三，鋼表面預處理：清洗鋼表面，干燥鋼表面；步驟四，熔覆過渡層：噴射鎳基合金粉末至鋼表面，以激光加熱鎳基合金粉末至其熔化并覆蓋在鋼表面上，形成過渡層；步驟五，熔覆銅合金：噴射銅合金粉末至鋼表面，以激光加熱銅合金粉末至其熔化并覆蓋在鋼表面上；步驟六，冷卻凝固：對熔覆后的金屬進行冷卻至液態金屬凝固。實施本發明的技術方案可實現提高熔覆層的耐腐蝕和耐磨性能，控制銅滲透裂紋的技術效果。

技術領域

本發明涉及激光熔覆領域，特別涉及一種控制銅滲透裂紋產生的激光熔覆方法。

背景技術

激光熔覆是一種利用高能激光束作用于預先涂覆在金屬表面或采用同步送入的粉末上，使之快速加熱并快速凝固形成良好冶金結合的方法。和傳統的表面強化及修復技術相比，激光熔覆具有精度高，效率高，形成冶金結合強度高等優點，可以滿足一些結構復雜同時又要求高精度、高結合強度部件的再制造修復的需求。將鋁青銅通過激光熔覆在Q235鋼上，可以提高碳鋼的腐蝕性，擴大其應用前景，但是在銅-鐵的激光熔覆過程中銅滲透裂紋是很難避免的，因為銅合金經激光加熱至液態后會與鋼產生潤濕作用，并沿著鋼的奧氏體晶界滲透，產生滲透裂紋。這種裂紋產生于靠近碳鋼的熔合線處并向鋼材熱影響區擴展，屬于“液態金屬脆化”一種現象。只要熔覆過程中溫度高于銅合金的熔點，銅-鐵兩相潤濕就會進行，當拉應力達到材料極限時就會產生滲透裂紋，而銅在裂紋尖端的聚集又會導致裂紋的繼續擴展，這也限制了銅/鋼的激光異種焊接以及激光熔覆手段。

因此，需要一種控制銅滲透裂紋的激光熔覆方法。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明中披露了一種控制銅滲透裂紋產生的激光熔覆方法，本發明的技術方案是這樣實施的：

一種控制銅滲透裂紋產生的激光熔覆方法，包括：步驟一，備料：準備鎳基合金粉末和銅合金粉末；步驟二，烘干：烘干所述鎳基合金粉末和所述銅合金粉末；步驟三，鋼表面預處理：清洗所述鋼表面，干燥所述鋼表面；步驟四，熔覆過渡層：噴射所述鎳基合金粉末至所述鋼表面，以激光加熱所述鎳基合金粉末至其熔化并覆蓋在所述鋼表面上，形成過渡層；步驟五，熔覆銅合金：噴射所述銅合金粉末至所述鋼表面，以激光加熱所述銅合金粉末至其熔化并覆蓋在所述鋼表面上；步驟六，冷卻凝固：對熔覆后的金屬進行冷卻至液態金屬凝固。

優選地，所述鎳基合金粉末包含以下元素及重量百分比含量：Ni 50-55％、Cr 17-21％、Nb 4.75-5.5％、Mo 2.8-3.3％、Co 0.5-1.5％、Al 0.2-0.8％、Ti 0.7-1.15％、Si0.25-0.45％、Mn 0.25-0.45％、C 0.05-0.08％、S 0.005-0.02％、Cu 0.1-0.5％，余量為Fe。

優選地，所述銅合金粉末包含以下元素及重量百分比含量：Al 0.6-0.9％，Fe0.72-0.95％，Mn 0.001-0.005％，余量為銅。

優選地，步驟二包括，將所述鎳基合金粉末和所述銅合金粉末加熱至55-85℃，在真空環境下保溫1-2小時。

優選地，步驟三還包括，打磨待加工的鋼表面。

優選地，步驟三中，清洗所述鋼表面包括用丙酮對所述鋼表面進行超聲清洗。

優選地，步驟四和步驟五中，激光功率不低于2KW，掃描速度不高于6mm/s。

優選地，步驟四和步驟五中，輸送所述鎳基合金粉末和所述銅合金粉末的氣流為氬氣，流量不低于7L/min。

優選地，步驟四和步驟五中，所述鎳基合金粉末和所述銅合金粉末的送粉速度之比為在(0.55:1，1:1)范圍內。