[發明專利]基于扎釘強化提高激光熔覆涂層與基體結合強度的方法

在審

• 申請號: 201911068923.X
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN111020560A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 陳煒;劉博;姚輝;彭玉春
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于激光加工技術領域，尤其涉及基于扎釘強化提高激光熔覆涂層與基體結合強度的方法。包括步驟如下：1)對基體進行預處理；2)在基體上加工圓錐狀扎釘孔；3)在基體上加工圓柱狀排氣孔；4)用熔覆材料注滿圓錐狀扎釘孔后進行激光熔覆。本發明可提高激光熔覆涂層與基體的結合強度，更好的使空氣溢出，從而防止涂層脫落和開裂。

技術領域

本發明屬于激光加工技術領域，尤其涉及基于扎釘強化模式提高激光熔覆涂層與基體結合強度的方法。

背景技術

隨著時代的發展，模具使用的領域越來越廣。但模具在使用過程中會不斷被磨損，最終導致模具失效，模具失效形式通常有三種，分別為：磨損失效、斷裂失效和塑性變形失效，它們都會縮短模具的使用壽命，因此如何延長模具的使用壽命成為一個值得研究的問題。

目前大多采用激光熔覆技術來提高模具的使用壽命，激光熔覆技術是指采用預置鋪粉的方式或是采用同步送粉的方式將不同的涂層粉末熔覆到基體上，之后經過高能量的激光束照射，使之快速熔化凝固在基體上，在基體表面形成了良好的涂層，從而顯著提高基體表面的耐磨性、耐腐蝕性和抗氧化性等綜合性能。

但是激光熔覆技術由于熔化速度和凝固速度極快，難以將熔覆層中的孔氣全部排除，因此熔覆后涂層內可能含有氣泡，導致涂層和基體之間結合性不強，產生涂層容易脫落等問題。

發明內容

本發明提供了基于扎釘強化模式提高激光熔覆涂層與基體結合強度的方法，該方法可提高熔覆涂層與基體的結合強度，更好的使空氣溢出，從而防止涂層脫落和開裂。本發明包括步驟如下：

1)對基體進行預處理；

2)在基體表面上加工圓錐狀扎釘孔；

3)在基體表面上加工圓柱狀排氣孔，圓柱狀排氣孔與圓錐狀扎釘孔連通；

4)用熔覆材料注滿圓錐狀扎釘孔后進行激光熔覆。

所述基體預處理包括使用砂紙打磨拋光以及使用酒精和丙酮進行清洗，用來去除基體表面的雜質。

上述方法中，所述的圓錐狀扎釘孔，要求圓錐狀扎釘孔的小徑在基體表面，圓錐狀扎釘孔的大徑在基體內部；另外，圓錐狀扎釘孔小徑的直徑必須大于激光束的直徑，為激光束的直徑的1.5-2倍，圓錐狀扎釘孔大徑的直徑應為小孔徑的1.5～2倍，以確保扎釘孔的圓錐度能夠提高激光熔覆材料與基材的結合性能。

上述過程中，所述的圓柱狀排氣孔要與圓錐狀扎釘孔連通，能夠保證氣泡在激光熔覆過程中能夠從排氣孔順利排出，并且可以使熔覆材料在經過激光熔覆后凝固在排氣孔中，形成倒刺，從而提高熔覆材料與基材的結合性能。

上述過程中，所述的激光熔覆涂層材料采用了預置鋪粉方式，另外在激光熔覆前需用熔覆材料將圓錐狀扎釘孔注滿后再進行激光熔覆，其激光熔覆功率為1300～1600W，這樣能夠提高熔覆材料與基材的結合性能。

圓錐狀扎釘孔的小徑端的孔的面積之和占基體表面面積的10％-30％。

圓柱狀排氣孔的孔徑大小為

本發明的優點和有效結果在于：提供了基于扎釘強化模式提高激光熔覆涂層與基體結合強度的方法，傳統激光熔覆是通過熔覆層和基體之間的粘合力連接，本方法在原有的粘合力基礎上，增加了具有斜度的扎釘孔，在孔中的熔覆層可以與基體之間增加一個摩擦力，進而可提高激光熔覆涂層與基體的結合強度，從而防止涂層脫落和開裂。

附圖說明

圖1是本發明激光熔覆前的基體孔徑結構示意圖

1：圓柱狀排氣孔；2：圓錐狀扎釘孔；3：基體

圖2是本發明激光熔覆后基體與涂層材料結合后的示意圖

3：基體；4：熔覆涂層