一种铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法技术

本发明专利技术涉及铜合金表面改性技术，具体的说是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，最后进行激光熔覆即可，极大的提高了铜合金的耐磨性与耐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及铜合金表面改性技术，具体的说是。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，最后进行激光熔覆即可，极大的提高了铜合金的耐磨性与耐蚀性。【专利说明】一种铜合金表面激光梯度溶覆合金粉末的方法
本专利技术涉及铜合金表面改性技术，具体的说是。
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，铜合金具有高的导电性、导热性及优良的成形性，广泛用于电力、电工、矿山、冶金及机械制造业，但铜合金表面的热耐磨性能较差，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(Laser Cladding)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基体表面熔覆单层材料，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，对于铜合金而言这点十分明显，因此怎么样改进激光熔覆技术，使得激光熔覆技术在表面改性技术中的应用更为普遍，具有重大意义。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种能够极大的提高铜合金表面的耐磨性和耐蚀性的铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法。本专利技术为解决上述`技术问题所采用的技术方案为:，使用成分为4%~6%的Α1、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，其熔覆方法为: a、将上述合金粉末分别研磨至平均粒径<2 μ m，之后用相应的金属粘接剂分别将其调制，分别得镍基合金粉末膏状物、钴基合金粉末膏状物备用； b、取铜合金进行预处理，之后在其基体表面依次交替涂覆步骤a所得的镍基合金粉末膏状物和钴基合金粉末膏状物，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，备用； C、对经步骤b处理的铜合金进行激光熔覆处理，即得成品。在上述过程中，步骤a中将合金粉末分别研磨至平均粒径< 2 μ m后，对所得合金粉末分别进行烘干处理，以便于后续使用粘接剂将其调制成膏状物。作为优选的方案，镍基合金粉末所用的粘接剂为醋三纤维，钴基合金粉末所用的粘接剂为二丙酮醇溶液。在上述过程中，铜合金的预处理过程为将其基体表面进行打磨、清洗、吹干处理，使其与合金粉末调制成的膏状物能够更好的结合。作为最优的选择，在铜合金表面涂覆的镍基合金粉末膏状物和钴基合金粉末膏状物的厚度均为0.1mnT0.2mm,最终铜合金表面涂覆的膏状物的总厚度为0.65mnT0.8mm。作为最优的工艺参数选择，在激光熔覆处理过程中，激光光斑大小1.5mm，脉宽为1.1ms，激光脉冲频率为40Hz，焊接功率为370W，激光扫描速度300mm/min，扫描半径R=Imm,扫描圈数为2。有益效果:本专利技术从宏观上可以使得铜合金表面得到较厚的一层冶金结合带，极大的提高了铜合金的耐磨性与耐蚀性，且所涂覆的合金粉末与铜合金表面的结合区域较平整，涂层与基底界面冶金结合良好，而且通过显微组织分析发现此结合区无裂纹、杂质等缺陷，熔覆层内有大量细小均匀的鱼骨状树枝晶，组织连续、平整，整个过程清洁无污染且成品率高。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的合金粉末熔覆后形成的熔覆层与基体结合区域的SEM图； 图2为本专利技术的合金粉末熔覆后形成的熔覆层的微观组织形貌； 图3为本专利技术的合金粉末熔覆后形成的熔覆层的XRD谱线标定图； 图4为本专利技术的合金粉末熔覆后形成的熔覆层的表面到基体的显微硬度分布图； 图5为本专利技术的合金粉 末熔覆后形成的熔覆层的摩擦磨损系数的比较示意图。【具体实施方式】下面说明本专利技术的【具体实施方式】，，使用成分为4%~6%的Α1、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，其熔覆方法为: a、将上述合金粉末分别研磨至平均粒径<2 μ m，之后用相应的金属粘接剂分别将其调制，分别得镍基合金粉末膏状物、钴基合金粉末膏状物备用； b、取铜合金进行预处理，之后在其基体表面依次交替涂覆步骤a所得的镍基合金粉末膏状物和钴基合金粉末膏状物，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，备用； C、对经步骤b处理的铜合金进行激光熔覆处理，即得成品。步骤a中将合金粉末分别研磨至平均粒径< 2 μ m后，对所得合金粉末分别进行烘干处理。对于上述合金粉末所用的粘接剂，镍基合金粉末所用的粘接剂为醋三纤维，钴基合金粉末所用的粘接剂为二丙酮醇溶液。铜合金的预处理过程为将其基体表面进行打磨、清洗、吹干处理。在铜合金表面涂覆的镍基合金粉末膏状物和钴基合金粉末膏状物的厚度均为0.lmnT0.2mm,最终铜合金表面涂覆的膏状物的总厚度为0.65mnT0.8mm。在激光熔覆处理过程中，激光光斑大小1.5mm，脉宽为1.1ms，激光脉冲频率为40Hz，焊接功率为370W，激光扫描速度300mm/min，扫描半径R=Imm,扫描圈数为2。通过上述方法制得的铜合金，对其表面进行激光熔覆梯度涂料后的合金化区域的组织和物相分析结果如下，如图1所示的合金粉末熔覆后形成的熔覆层与基体结合区域的SEM图，图中上部基体，下部熔覆层，从图中可以看出，涂层与基底界面呈较好的冶金结合状态，界面无裂纹、杂质等缺陷；图2为本专利技术的合金粉末熔覆后形成的熔覆层的微观组织形貌，从图中可以看出，熔覆层内有大量细小均匀的鱼骨状树枝晶，组织连续、平整；图3为本专利技术的合金粉末熔覆后形成的熔覆层的XRD谱线标定图，从图中可以看出熔覆界面处有N1、Co、AlNi3、Cr23CjP Cr7C3等化合物生成，AlNi3成分特有的微观组织结构在磨损过程中降低了与摩擦副之间的摩擦系数，从而起到了减磨的作用，另外多种碳化物的形成会使熔覆层的硬度显著提高，能够提高铜合金的耐磨性能；图4为本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法，其特征在于：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，其熔覆方法为：将上述合金粉末分别研磨至平均粒径≤2μm，之后用相应的金属粘接剂分别将镍基合金粉末和钴基合金粉末调制，分别得镍基合金膏状物、钴基合金膏状物备用；取铜合金进行预处理，之后在其基体表面依次交替涂覆步骤a所得的镍基合金膏状物和钴基合金膏状物，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，备用；对经步骤b处理的铜合金进行激光熔覆处理，即得成品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王文焱，许开辉，元亚莎，张豪胤，谢敬佩，王爱华，王爱琴，李继文，李洛利，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南;41