一种改善激光熔覆铝青铜合金梯度涂层性能的工艺方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108315734A(43)申请公布日2018.07.24(21)申请号201810158368.9(22)申请日2018.02.26(71)申请人沈阳工业大学地址110870辽宁省沈阳市经济技术开发区沈辽西路111号(72)发明人张松陶稀鹏王冲崔雪宗洧安吴臣亮张春华(74)专利代理机构沈阳智龙专利事务所(普通合伙)21115代理人宋铁军(51)Int.Cl.C23C24/10(2006.01)C22C9/01(2006.01)权利要求书1页说明书10页附图3页(54)发明名称一种改善激光熔覆铝青铜合金梯度涂层性能的工艺方法(57)摘要一种改善激光熔覆铝青铜合金梯度涂层性能的工艺方法，其特征在于：合金粉料由九种元素组成，包括Al、Cu、Fe、Ni、Mn、Si、Cr、B和Mo元素，利用上述金属粉料制备铝青铜合金梯度涂层方法如下：采用半导体激光加工系统同步送粉的方法在奥氏体不锈钢表面制备底层、中间过渡层和表层熔覆层，每层厚度为1-2mm，杂质≤0.1%；将所制备的铝青铜合金梯度涂层材料置于400℃-700℃气氛保护炉中进行热处理，从而获得具有优异综合性能的铝青铜合金梯度改性涂层。这种新型铝青铜梯度涂层具有高硬度、优异的耐蚀、耐磨、高温抗氧化等多种性能，具有较高力学性能与高环境抗力，可广泛应用于冶金，电力，海洋运输等领域机械设备维修和再制造，具有显著的经济效益和社会效益。CN108315734ACN108315734A权利要求书1/1页1.一种改善激光熔覆铝青铜合金梯度涂层性能的工艺方法，其特征在于：合金粉料由九种元素组成，包括Al、Cu、Fe、Ni、Mn、Si、Cr、B和Mo元素，利用上述金属粉料制备铝青铜合金梯度涂层方法如下：1)基材预处理，利用数控线切割机床将奥氏体不锈钢基体材料加工成所需样品尺寸，基材待激光处理表面用100#、200#SiC金相砂纸打磨，去除氧化层，直至裸露出金属光泽，而后喷砂，并用酒精或丙酮超声波清洗，干燥备用；2)分别将7％wt的Al和93％wt的Cu两种金属粉料称重；接着在研钵中研磨混合3h以上；然后将混合均匀的粉料置于120℃真空干燥箱中干燥2-5h，制成底层合金粉料，采用半导体激光加工系统同步送粉的方法在奥氏体不锈钢表面制备底层合金层，其厚度为1-2mm，杂质≤0.1％；3)再分别将Al、Cu、Fe、Ni、Mn、Si、Cr、B和Mo九种合金粉料称重，其中Al元素为6-7％wt，Fe和Ni为等质量分数，Fe和Ni元素总量为1-12％wt，Mn、Si、Cr、B和Mo元素总量为0.5-2％wt，余量为Cu；接着在研钵中研磨混合3h以上，然后将混合均匀的粉料置于120℃真空干燥箱中干燥2-5h，制成中间过渡层合金粉料，采用半导体激光加工系统同步送粉的方法在上述底层熔覆层表面制备中层熔覆层，其厚度为1-2mm，杂质≤0.1％；4)表层熔覆层制备同上述步骤3)，在上述中间过渡上制备表层熔覆层，其厚度为1-2mm，杂质≤0.1％；5)将上述所得具有梯度涂层的铝青铜合金置于400℃-700℃的气氛保护炉中进行热处理，热处理时间为1h，冷却方式为空冷，制得热处理后的铝青铜合金梯度涂层成品。2.根据权利要求1所述改善激光熔覆铝青铜合金梯度涂层性能的工艺方法，其特征在于：所述激光输出功率2.5kW，光斑直径3mm，扫描速度为20-30mm/s，大面积激光束扫描搭接率为50％，激光熔覆制备过程保护气Ar流量为10-20L/min。3.根据权利要求1所述改善激光熔覆铝青铜合金梯度涂层性能的工艺方法，其特征在于：所述合金粉料纯度不低于99.9％，且涂层粉料的粒度为45-100μm。2CN108315734A说明书1/10页一种改善激光熔覆铝青铜合金梯度涂层性能的工艺方法技术领域[0001]本发明属于表面工程领域，具体涉及一种在奥氏体不锈钢表面激光熔覆制备铝青铜合金梯度涂层及改善梯度涂层性能的热处理工艺方法。背景技术[0002]激光表面熔覆又叫激光涂覆，是指在高能密度大于104W/cm2的激光束作用下，将耐磨、耐蚀、抗氧化等具有特殊性能的粉料快速熔化及凝固，从而在基体表面得到无裂纹、无气孔等缺陷的冶金结合合金层。通过激光熔覆制备形成的梯度涂层具有低稀释率、热影响区较小、熔深较浅的特点。基体材料通过激光熔覆表面改性处理后，能够显著的提高基体材料的耐磨性、耐蚀性以及抗高温氧化等性能。激光熔覆技术的应用日益广泛，包括冶金机械、船舶、潜艇、航空等行业。船舶潜艇由于长期在海水环境中运行，海水腐蚀导致其使用寿命缩减。冶金行业中的高温退火炉辊由于长期处于高温环境以及在运行过程中存在摩擦磨损早期失效，从而导致炉辊表面产生各种缺陷，严重的影响着炉辊的使用寿命和输送不锈钢