[發明專利]銅及銅合金表面激光熔覆制備耐磨耐蝕合金涂層的工藝及合金涂層

有效

• 申請號: 202010780619.4
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111893484B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 蔣士春;唱麗麗;邢飛;于輝勇;周文超
• 申請（專利權）人: 南京中科煜宸激光技術有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C19/05;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/52;C22C38/54
• 代理公司: 南京行高知識產權代理有限公司 32404
• 代理人: 王培松

1.一種銅及銅合金表面激光熔覆制備耐磨耐蝕合金涂層的工藝，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、按摩爾質量百分比進行粉體材料配制：

①打底層粉體材料成分配比：C-0.03%，B-1.1%，Si-2.0%，Fe-1.5%，Cu-25.0%，Cr-2.5%，Ni-bal；

②表層粉體材料成分配比：C-0.05%，Cr-19.32%，B-0.98%，Si-0.89%，Mn-0.16%，Mo-0.3%，Ni-2.58%，Co-0.15%，V-0.04%，Fe-bal；

步驟2、配制的粉體材料和待加工的銅及銅合金表面進行預處理；

步驟3、在銅及銅合金表面采用半導體激光器依次分別激光熔覆打底層和表層粉體材料，其中：

激光光斑采用兩束圓形激光光斑，送粉噴嘴與第一激光束進行復合，組成同軸送粉方式，使得在工件表面所形成同軸送粉粉末匯聚區位于第一激光束在工件表面形成的小圓形光斑區域中心；

第二激光束置于第一激光束的前端并在工件表面形成橢圓形光斑投影，其中在熔覆方向上，橢圓形光斑投影的前端預熱銅合金表面，其后端與第一激光束形成的小圓形光斑形成復合能場，對工件表面的同軸送粉粉末匯聚區內的粉體材料進行熔覆加工，分別成型打底層和表層制備出耐磨耐蝕合金涂層，其中耐磨耐蝕涂層界面出現 “駝峰現象”，呈現良好的冶金結合；并且在耐磨耐蝕合金涂層中形成有M₂₃C₆和M₇C₃硬質相；

其中，在步驟3的激光熔覆過程中，采用的工藝參數如下：

①打底層：

第一激光束：激光功率2.5kW，光斑尺寸3mm，掃描速度780mm/min，送粉量1.0r/min，搭接率50%，Ar氣保護流量為40ml/min；第二激光束：激光功率2.3kW，光斑尺寸4mm，掃描速度780mm/min，搭接率50%，氣刀保護流量為80ml/min；

②表層：

第一激光束：激光功率1.8kW，光斑尺寸3mm，掃描速度780mm/min，送粉量2.3r/min，搭接率50%，Ar氣保護流量為40ml/min；第二激光束：激光功率1.6kW，光斑尺寸4mm，掃描速度780mm/min，搭接率50%，氣刀保護流量為80ml/min。

2.根據權利要求1所述的銅及銅合金表面激光熔覆制備耐磨耐蝕合金涂層的工藝，其特征在于，所述步驟3中，橢圓形光斑投影的短軸直徑大于小圓形光斑的直徑。

3.根據權利要求1所述的銅及銅合金表面激光熔覆制備耐磨耐蝕合金涂層的工藝，其特征在于，第一激光束與第二激光束所組成的平面與工件表面垂直面呈8°夾角，第一激光束與垂直方向呈5°夾角，第二激光束與第一激光束在同一平面內呈45°—50°夾角固定，兩激光束在工件表面的作用點和圓輥形工件截面圓心的連線與穿過圓心的垂直軸線夾角6°。

4.根據權利要求1-3中任意一項所述的銅及銅合金表面激光熔覆制備耐磨耐蝕合金涂層的工藝，其特征在于，激光熔覆過程中，在熔覆層中形成有M₂₃C₆和M₇C₃硬質相。

5.根據權利要求4所述的銅及銅合金表面激光熔覆制備耐磨耐蝕合金涂層的工藝，其特征在于，所述橢圓形光斑投影的前端2/3預熱銅合金表面，其后端的1/3與第一激光束形成的小圓形光斑形成復合能場。