一种铜基表面复合镍基合金的同步激光熔覆方法技术

本发明专利技术公开了一种铜基表面复合镍基合金的同步激光熔覆方法，属于激光熔覆领域。本发明专利技术包括以下步骤：步骤1、对待熔覆铜板进行整体超声波探伤和表面着色探伤处理；步骤2、在铜板表面进行活化覆膜处理；步骤3、对铜板整体预热至300～450℃，周围用20～40mm厚的保温棉覆盖以减少散热；步骤4、采用二氧化碳横激光束进行熔覆，对熔池进行惰性气体保护，采用镍基合金粉末熔覆送粉；步骤5、熔覆后的铜板空冷至室温。本发明专利技术的技术方案，对铜材表面进行覆膜处理来降低铜材的反光率，减少了能量损失，所采用的镍基合金粉末硬度高，与铜基的结合性好，提高了铜板耐磨性和使用寿命。

Synchronous laser cladding method of copper base surface composite nickel base alloy

The invention discloses a synchronous laser cladding method of a copper base surface composite nickel base alloy, which belongs to the field of laser cladding. The invention comprises the following steps: 1, treat the copper cladding for the overall color ultrasonic detection and surface inspection processing; step 2, the copper surface activation treatments; step 3, the whole plate preheated to 300 to 450 DEG C, 20 ~ 40mm thick cotton insulation cover to reduce heat loss by around 4 steps; using carbon dioxide laser beam cross cladding, inert gas protection of molten pool, the nickel based alloy cladding powder; step 5, the copper cladding after cooling to room temperature. The technical scheme of the invention, covering treatment on the copper surface to reduce the reflection rate of copper, reduce energy loss, nickel base alloy powder with high hardness, good bonding with copper, copper improves the wear resistance and service life.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光熔覆
，更具体地说，涉及一种铜基表面复合镍基合金的同步激光熔覆方法。
技术介绍
铜及铜合金是人类历史上使用最早的金属材料之一，目前铜依旧是工业中非常重要的一种金属，在冶金工业许多环节中，铜都是关键部件，铜由于具有优良的导热性、导电性及优良的成形性，广泛用于电力、电工、矿山、冶金及机械制造业，但铜合金表面的硬度低、热耐磨性能较差，大大限制了其应用，工程应用中常常需要进行表面改性，以增强其综合力学性能，常用的方法有电镀和热喷涂、渗镀，以提高其耐磨性和耐蚀性，但由于电镀和热喷涂制备的涂层与基体是机械结合，而渗镀的工艺较难控制，且工艺成本较高，故在一定程度上降低了其强化效果。激光熔覆(LaserCladding)亦称激光包覆或激光熔敷，是一种新的表面改性技术，它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层，激光熔覆技术可制备与基体形成冶金结合的特殊功能涂层，对环境无污染，还具有生产率高、成品率高以及综合成本低等特点，但传统的激光熔覆通常都是在普通合金钢基体表面进行熔覆，对需进行表面改性处理的金属的性能的提升作用十分有限，但对于紫铜合金存在较大的熔覆难度，主要是铜对于激光的反射率较高，照射到表面的激光被反射；另一方面铜的导热性好，大量的激光能量被传导，熔覆时所需能量较大。现有技术中为了降低铜表面的反射率，多是采用预置涂层的方法进行激光熔覆，但由于铜的导热性好，还未进行熔覆加工时周围区域涂层已经开始融化，导致部分粉末及外部气体进入熔覆层，产生夹杂和气泡等缺陷；此外，预置涂层后激光不能直接对铜基表面进行加工，熔层深度小，两者难以充分熔合，结合强度较低，导致使用寿命短。在进行铜基表面熔覆时，一方面想要得到较高的结合强度，另一方面又无法解决铜的反射性和导热性的难点，导致铜基合金的耐磨性难以有效提高，因此，怎么样改进激光熔覆技术，使得激光熔覆技术在铜表面改性技术中的应用更为普遍，具有重大意义。中国专利申请号：201410021469.3，申请日：2014年1月17日，专利技术创造名称为：一种铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法，该申请案公开了一种铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法。使用成分为4％～6％的Al、92％～93.5％的Ni，其余为杂质的镍基合金粉末和成分为0.9％～1.2％的C、26.5％～30.5％的Cr、0.8％～1.1％的Si、3.4％～5.4％的W、1.0％～2.0％的Fe、1.2％～2％的Ni，其余为Co的钴基合金粉末作为涂料，将上述粉料混合并用粘接剂分别将其调成膏状物，在对需进行处理的铜合金表面进行预处理后，将所得的两种膏状物分别涂覆在铜合金基体上，使其具有铜基体-镍基涂层-钴基涂层-镍基涂层-钴基涂层的结构，最后进行激光熔覆。中国专利申请号：200910273446.0，申请日：2009年12月29日，该申请案公开了铜及铜合金表面激光熔覆复合耐磨层及制备方法，，该复合耐磨层为至少两层或两层以上的多层激光熔覆层构成，连接基材的涂层为第一层，也称过渡层，是一种镍基合金，按重量百分比计算其成分为：Cu20.0～30.0％，Al6.0～8.0％，Si0.3～0.6％，Zr1.7～2.4％，余量为Ni；其余层为钴基合金，按重量百分比计算其成分为：C1.0～1.5％，Cr25～30％，Fe2～4％，W10～15％，Si0.8～1.2％，B3～4％，Ti8～12％，Ni10～12％，余量为Co。上述两种方法均是采用预置涂层进行熔覆，熔覆层之间的结合强度相对较低，使用寿命高短。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有技术中铜材表面激光熔覆难度大的不足，提供了一种铜基表面复合镍基合金的同步激光熔覆方法，本专利技术的技术方案，对铜材表面进行覆膜处理来降低铜材的反光率，减少了能量损失，所采用的镍基合金粉末硬度高，与铜基的结合性好，提高了使用寿命。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种铜基表面复合镍基合金的同步激光熔覆方法，包括以下步骤：步骤1、对待熔覆铜板进行整体超声波探伤和表面着色探伤确保无裂纹和疲劳层；步骤2、在铜板表面进行活化覆膜处理；步骤3、对铜板整体预热处理；步骤4、采用二氧化碳横激光束进行熔覆，对熔池进行惰性气体保护，采用镍基合金粉末熔覆送粉，激光功率选择3.8～4.2kW，扫描速度350～420mm/min，光斑直径为3～5mm，扫描方式为搭接扫描，搭接率为30～50％，熔覆层总厚度为0.3～0.5mm；步骤5、熔覆后的铜板空冷至室温。作为本专利技术更进一步的改进，步骤2所述的活化覆膜处理包括以下工艺过程：(1)对铜板表面除油并水洗；(2)对水洗后的铜板进行活化处理，并再次水洗去除表面杂质；(3)按比例配置覆膜处理液进行黑膜转化，把铜板在覆膜处理液中浸泡1～2小时，然后水洗、干燥。作为本专利技术更进一步的改进，所述覆膜处理液是用铜材黑色皮膜剂A、铜材黑色皮膜剂B与水按2:1:7的质量比例配制而成。作为本专利技术更进一步的改进，所述铜材黑色皮膜剂A、铜材黑色皮膜剂B分别为邳州市威尔特金属表面处理有限公司的铜材黑色皮膜剂C4030、铜材黑色皮膜剂C4040。作为本专利技术更进一步的改进，步骤4中镍基合金粉末按重量百分比各成分组成为：C0.1～0.5％，Cr20～22％，Si2.5～4.0％，Fe3～5％，Mo6.8～9.0％，Nb3.8～4.2％，B1.5～2.2％，余量为Ni。作为本专利技术更进一步的改进，所述镍基合金粉末的粒度为100～325目。作为本专利技术更进一步的改进，所述熔覆送粉采用氩气保护气载专用送粉器送置粉末到激光熔池中。本专利技术的镍基合金粉末，Gr具有固溶强化作用，容易与C、B形成GrC、GrB硬质相从而提高合金硬度和耐磨性；Mo固溶后使晶格发生大的畸变，显著强化合金基体，提高基体的高温强度和红硬性；Nb是一种强碳化物形成元素，Nb与C的亲和力远高于Fe与C的亲和力，所以在粉末被熔覆后，Nb首先与熔液中的C化合，形成大量弥散分布的NbC小质点，可以作为异质结晶核心，提高了熔覆层与铜板的结合性，细化了组织。B可以细化组织，不仅能提升强度，还可以增加强度和韧性；适量的Si可以提高熔覆金属的流动性，由于激光熔覆快速熔化、快速凝固的特点，熔覆金属来不及分散便开始凝固，增加一定量的Si可改善熔覆金属的分布；B和Si可以作为熔池脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜基表面复合镍基合金的同步激光熔覆方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、对待熔覆铜板进行整体超声波探伤和表面着色探伤确保无裂纹和疲劳层；步骤2、在铜板表面进行活化覆膜处理；步骤3、对铜板整体预热处理；步骤4、采用二氧化碳横激光束进行熔覆，对熔池进行惰性气体保护，采用镍基合金粉末熔覆送粉，激光功率选择3.8～4.2kW，扫描速度350～420mm/min，光斑直径为3～5mm，扫描方式为搭接扫描，搭接率为30～50％，熔覆层总厚度为0.3～0.5mm；步骤5、熔覆后的铜板空冷至室温。

【技术特征摘要】
1.一种铜基表面复合镍基合金的同步激光熔覆方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、对待熔覆铜板进行整体超声波探伤和表面着色探伤确保无裂纹和疲劳层；
步骤2、在铜板表面进行活化覆膜处理；
步骤3、对铜板整体预热处理；
步骤4、采用二氧化碳横激光束进行熔覆，对熔池进行惰性气体保护，采用镍基合金粉
末熔覆送粉，激光功率选择3.8～4.2kW，扫描速度350～420mm/min，光斑直径为3～5mm，扫
描方式为搭接扫描，搭接率为30～50％，熔覆层总厚度为0.3～0.5mm；
步骤5、熔覆后的铜板空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的一种铜基表面复合镍基合金的同步激光熔覆方法，其特征在于：
步骤2所述的活化覆膜处理包括以下工艺过程：
(1)对铜板表面除油并水洗；
(2)对水洗后的铜板进行活化处理，并再次水洗去除表面杂质；
(3)按比例配置覆膜处理液进行黑膜转化，把铜板在覆膜处理液中浸泡1～2小时，然后
水洗、干燥。
3.根据权利要求2所述的一种铜基表面复合镍基合金的同步激...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文华，黄荣刚，刘岭山，
申请(专利权)人：安徽昱工机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34