一种利用激光熔覆技术制备防腐涂层的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用激光熔覆技术制备防腐涂层的方法，具体包括以下步骤：S1.熔覆基体预处理；S2.将熔覆材料进行干燥处理；S3.采用激光器结合同轴送粉法使熔覆材料与熔覆基体表层同时熔化，形成一层合金涂层，即得所述防腐涂层；其中，步骤S1所述熔覆基体为Q960钢；步骤S2所述熔覆材料为Stellite 6合金粉末。本发明专利技术以耐磨性好的Q960钢作为熔覆基体，以耐腐蚀性高的Stellite 6合金粉末作为熔覆材料，采用同轴送粉法在激光器作用下进行激光熔覆，利用熔覆基体与熔覆材料的协同配合，提高Q960钢的耐腐蚀性的同时，还能改善Stellite 6合金激光熔覆涂层的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种利用激光熔覆技术制备防腐涂层的方法
本专利技术属于激光增材制造
，更具体地，涉及一种利用激光熔覆技术制备防腐涂层的方法。
技术介绍
由于Q960高强钢钢板具有屈服强度和抗拉强度高、耐磨性好、韧性强等优点，被广泛应用于大型船舶，桥梁，电站设备，中、高压锅炉，高压容器，机车车辆，起重机械，矿山机械及其他大型焊接结构件。但因其耐腐蚀性能差，在长期使用过程中，导致出现严重的腐蚀问题，且在受到激振力的作用下容易发生疲劳断裂，从而需要频繁更换零件，最终导致材料损耗大，成本高。因此，对Q960高强钢进行表面处理以提高其耐腐蚀性能至关重要。而激光熔覆技术是目前常用的表面改型技术，具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点。但激光熔覆过程中加热和冷却的速度极快，由于熔覆层和基体材料的温度梯度和热膨胀系数间存在差异，使得熔覆层中产生气孔、裂纹、变形和表面不平度等多种缺陷，导致熔覆层的质量不稳定，且激光熔覆常用的熔覆材料中多含有铬，容易对环境造成污染。另一方面，现有的Stellite6钴基合金激光熔覆涂层存在硬度不高，容易出现大量裂纹与气孔等问题，从而导致在极为严重的磨粒磨损工况下零件的使用寿命极大的缩短，因此，找到一种能够提高Stellite6钴基合金激光熔覆涂层的硬度与组织稳定性的方法十分重要。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，提供一种利用激光熔覆技术制备防腐涂层的方法。该方法以Q960钢作为熔覆基体，以Stellite6合金粉末作为熔覆材料，采用同轴送粉法在激光器作用下进行激光熔覆，综合熔覆基体和熔覆材料的性能，不但有效解决Q960钢耐腐蚀性差的问题，还能改善Stellite6钴基合金激光熔覆涂层的质量，且制备工艺简单、效率高、对环境无污染。本专利技术的另一目的在于提供一种采用上述制备方法制备得到的防腐涂层。本专利技术提供涂层耐腐蚀性能好，硬度高，组织稳定性高，质量高。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种利用激光熔覆技术制备防腐涂层的方法，具体包括以下步骤：S1.熔覆基体预处理；S2.熔覆材料干燥处理；S3.采用激光器结合同轴送粉法使熔覆材料与熔覆基体表层同时熔化，形成一层合金涂层，即得所述防腐涂层；其中，步骤S1所述熔覆基体为Q960钢；步骤S2所述熔覆材料为Stellite6合金粉末。本专利技术以耐磨性好的Q960钢作为熔覆基体，以耐腐蚀性高的Stellite6合金粉末作为熔覆材料，采用同轴送粉法在激光器作用下进行激光熔覆，在Q960钢表面形成一层涂层，利用熔覆基体与熔覆材料的协同配合，提高Q960钢的耐腐蚀性的同时，还能改善Stellite6合金激光熔覆涂层的质量。进一步地，所述Stellite6合金粉末的粒度为30～70μm。更进一步地，所述Stellite6合金粉末由C、Cr、Si、W、Fe、Mo、Ni、Mn、Co元素组成，含量分别为1.2％、29％、1.2％、4.5％、3％、1％、3％、1％，Co余量。进一步地，所述熔覆基体预处理的具体操作步骤为：将熔覆基体表面用600目砂纸打磨光洁，再用乙醇溶液清除干净表面的油污和锈迹。更进一步地，所述乙醇溶液的浓度为95％，所述处理时间为5min。进一步地，步骤S2所述干燥处理的工艺参数为：干燥温度为80℃，干燥时间为30min。为了解决的熔覆层容易开裂等问题，进一步地，步骤S3所述激光器为STAUBLTX90型数控激光器，所述激光器的功率为400～600W。本专利技术采用激光熔覆技术在Q960钢表面制备防腐涂层，在激光熔覆过程中，激光器的功率越大，融化的熔覆金属量越多，产生气孔的概率越大，随着激光功率增加，熔覆层深度增加，周围的液体金属剧烈波动，动态凝固结晶，使气孔数量逐渐减少甚至得以消除，裂纹也逐渐减少，当熔覆层深度达到极限深度后，随着功率提高，基体表面温度升高，变形和开裂现象加剧；激光功率过小，仅表面涂层融化，基体未熔，此时熔覆层表面出现局部起球、空洞等，达不到表面熔覆目的。本专利技术通过合理严格控制激光器功率，不但避免熔覆层出现开裂、变形等问题，还使得基体与熔覆材料充分熔化，熔覆层表面平整。进一步地，步骤S3所述激光器所选用的光斑宽度为2～10mm、扫描速度8～12mm/s、搭接率为50％，采用氩气作为保护气体，氩气流量为22L/h，送粉速度为1.4r/min。本专利技术采用激光熔覆技术在Q960钢表面制备防腐涂层，合理严格控制激光熔覆过程中各项工艺参数，并通过各项工艺参数之间的相互匹配，有效解决Stellite6钴基合金熔覆层容易开裂的问题；获得在Q960钢表面制备涂层的较优激光熔覆工艺参数，在该工艺参数下制备的涂层具有优良的耐腐蚀、耐高温、抗冲击和抗粘着磨损性能。一种上述利用激光熔覆技术制备防腐涂层的方法制备得到的防腐涂层。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用激光熔覆技术开创性地在Q960钢表面制备防腐涂层，将Stellite6合金粉末作为熔覆材料，科学合理设计激光熔覆技术工艺参数，在该工艺参数下制备得到的涂层有效阻止Q960钢在使用过程中出现腐蚀问题，显著改善Q960钢与Stellite6合金粉末的熔覆，使得激光熔覆层与基体结合更完美，结合区域几乎无任何裂纹与气孔，致密性好。本专利技术采用同轴送粉法具有易实现自动化控制，激光能量吸收率高，无内部气孔，尤其熔覆金属陶瓷，可以显著提高熔覆层的抗开裂性能，使硬质陶瓷相可以在熔覆层内均匀分布等优点，且氩气保护非常好，粉末利用率高、熔覆涂层没有氧化现象。本专利技术制备得到的激光熔覆涂层显微硬度最高可达465.7HV，自腐蚀电位可达-775mV，明显高于基体Q960钢自身的自腐蚀电位，显著提高Q960钢的耐腐蚀性能，且熔覆材料中不含铬等重金属，不会对环境造成污染。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的防腐涂层的扫描电镜图；图2为本专利技术实施例2制备的防腐涂层的扫描电镜图；其中，A为涂层顶部的扫描电镜图，B为涂层中部的扫描电镜图，C为涂层底部的扫描电镜图；图3为本专利技术实施例1～5制备的防腐涂层的磨损量图；图4为本专利技术实施例1～5制备的防腐涂层的显微硬度图；图5为本专利技术实施例1～5制备的防腐涂层的极化曲线；其中，1为实施例1制备的防腐涂层，2为实施例2制备的防腐涂层，3为实施例3制备的防腐涂层，4为实施例4制备的防腐涂层，5为实施例5制备的防腐涂层，6为Q960钢。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本专利技术作更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体的实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不旨在限制本专利技术的保护范围。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。实施例1本实施例提供一种利用激光熔覆技术制备防腐涂层的方法，具体包括以下步骤：S1.熔覆基体预处理：以Q960钢作为熔覆基体，将其表面用600目砂纸打磨光洁，再用浓度为95％的乙醇溶液清除干净表面的油污和锈迹，清除时间为5min；S2.将Stellite6合金粉末进行干燥处理，干燥处理的工艺参数为：干燥温度为80℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用激光熔覆技术制备防腐涂层的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1.熔覆基体预处理；S2.熔覆材料干燥处理；S3.采用激光器结合同轴送粉法使熔覆材料与熔覆基体表层同时熔化，形成一层合金涂层，即得所述防腐涂层；其中，步骤S1所述熔覆基体为Q960钢；步骤S2所述熔覆材料为Stellite 6合金粉末。

【技术特征摘要】
1.一种利用激光熔覆技术制备防腐涂层的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1.熔覆基体预处理；S2.熔覆材料干燥处理；S3.采用激光器结合同轴送粉法使熔覆材料与熔覆基体表层同时熔化，形成一层合金涂层，即得所述防腐涂层；其中，步骤S1所述熔覆基体为Q960钢；步骤S2所述熔覆材料为Stellite6合金粉末。2.根据权利要求1所述利用激光熔覆技术制备防腐涂层的方法，其特征在于，所述Stellite6合金粉末的粒度为30～70μm。3.根据权利要求2所述利用激光熔覆技术制备防腐涂层的方法，其特征在于，所述Stellite6合金粉末由C、Cr、Si、W、Fe、Mo、Ni、Mn、Co元素组成，含量分别为1.2%、29%、1.2%、4.5%、3%、1%、3%、1%，Co余量。4.根据权利要求1所述利用激光熔覆技术制备防腐涂层的方法，其特征在于，所述熔覆基体预处理的具体操作步骤为：将熔覆基体表面用60...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳建君，汤伟，张楠，罗登，程美涛，蒋涵坤，程畅栋，刘丹，范才河，李芳芳，吴艳辉，孙斌，欧玲，覃喆华，
申请(专利权)人：湖南工业大学，湖南华菱湘潭钢铁有限公司，株洲辉锐增材制造技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43