[發明專利]一種激光熔覆修復金屬表面腐蝕的方法

在審

• 申請號: 202110149252.0
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112962097A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 康瀾;洪書濤;鄔彬
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B22F7/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡克永

本發明涉及一種對鋼材表面腐蝕修復的技術領域，具體涉及激光熔覆修復金屬表面腐蝕的方法，包括對金屬構件受腐蝕的區域進行表面處理；將處理后的區域，采用半導體激光器進行表面激光熔覆作業；進行激光熔覆層的后處理；本發明可有效地實現熔覆材料與鋼材表面的結合，從而實現腐蝕表面的修復，使得鋼結構的承載能力得到一定程度的恢復甚至提升；該種修復技術應用在鋼結構腐蝕嚴重的區域，如鋼橋橋墩、海洋平臺、浪濺區等，能夠達到表面修復與后續承載的目的，從而延長其使用壽命，降低后期維護成本，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及鋼材表面腐蝕修復工藝，尤其涉及一種激光熔覆修復金屬表面腐蝕的方法。

背景技術

在土木工程領域中，鋼結構有著強度高、自重輕、抗震性能優越等優點，是現今建筑中常見的形式，常用于大跨度超高層建筑。

鋼結構在使用階段中，往往是要求結構有較長的使用壽命，影響其使用壽命的主要是鋼材的耐腐蝕性這個因素，由于在實際工程中，特別是在鋼橋橋墩、海洋平臺、浪濺區，鋼材的腐蝕非常嚴重，并且會引發許多問題，如鋼結構承載能力下降、結構使用壽命減少，銹蝕后期維護成本高等問題。

為了提高鋼結構的耐腐蝕性能，前人通過各種方法對鋼結構表面進行處理，如表面鍍層、涂料、不銹鋼等，但難以避免的還是會有鋼材腐蝕的現象發生。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種激光熔覆修復金屬表面腐蝕的方法。本發明在不改變鋼材原有的結構強度和韌性的條件下，對鋼材受腐蝕區域進行修復，從而延長其使用壽命，降低后期維護成本。

本發明通過下述技術方案實現：

一種激光熔覆修復金屬表面腐蝕的方法，包括如下步驟：

步驟一：對金屬構件受腐蝕的區域進行表面處理；

步驟二：將步驟一處理后的區域，采用半導體激光器進行表面激光熔覆作業；

步驟三：進行激光熔覆層的后處理。

上述步驟一所述表面處理，包括表面清洗、除銹和去污處理。

上述步驟二所述半導體激光器的儀器參數為：激光功率為1500W，光斑直徑為1～5mm，掃描速率為120～300mm/min，送粉速率為0～8g/min。

上述步驟二所述半導體激光器，采用一體化能量沉積熔覆頭，集激光、送粉、水冷、氣體保護為一體。

上述步驟二所述激光熔覆作業過程中，每層激光熔覆層的厚度為6-8mm。

上述步驟二激光熔覆作業過程中，采用與待修復金屬構件，材質相同強度的粉末，并采用多層激光熔覆；

為保證修復后的力學性能，相鄰激光熔覆層采用正交的形式，即一層橫向掃描，另一層縱向掃描交替進行，保證待修復金屬構件修復后的各向同性。

上述步驟三所述后處理，是指采用500℃～650℃退火的冷卻方式，自然降溫至常溫，之后將激光熔覆層表面打磨至平整。

上述步驟一所述金屬構件為鋼結構構件。所述金屬構件的鋼材強度為Q235、Q345、Q460或者Q690。

所述金屬構件為鋼管柱。

本發明相對于現有技術，具有如下的優點及效果：

相比于傳統的機械工件表面修復，本發明對鋼材腐蝕區域的修復不僅能夠保證表面的耐磨損要求，而且能夠保證鋼結構原有的受力性能要求。

本發明采用多層正交熔覆的激光熔覆工藝，保證了鋼材本身各向同性的受力特性。

另外本發明的應用能夠提高材料的利用率，延長鋼結構的使用壽命，降低后期維護成本。