一种铜金属及其合金表面耐磨涂层的制备方法技术

一种铜金属及其合金表面耐磨涂层的制备方法，先利用热喷涂技术在铜材表面预沉积镍基涂层；再利用激光表面合金化工艺将镍基合金元素注入铜基体表层，以形成镍基合金化层；最后，利用激光熔覆工艺，在合金化层表面制备出硬度及耐磨性明显提高的熔覆强化层。优点：(1)良好的冶金结合。可以大幅度减小脱皮、分离、剥落的几率；(2)对基体材料损害小。不需要进行铜板预热处理，减少了铜板变形和强度降低的几率；(3)结构性能梯度变化，制备的涂层具有铜材→合金化层→耐磨层的梯度结构，硬度呈现连续平滑升高的变化趋势，有利于提高耐磨层的热疲劳性能；(4)熔覆效率高。

A preparation method for the wear resistant coating of copper metal and its alloy surface

A preparation method of the wear surface of copper metal and its alloy coating, using thermal spraying technology in copper surface pre deposition of Ni based coating; then using laser surface alloying of Ni base alloy elements into the copper substrate surface to form nickel base alloy layer; finally, using laser cladding process in alloy the surface layer was prepared by laser cladding significantly improve the hardness and wear resistance of strengthened layer. Advantages: (1) good metallurgical bonding. The probability of desquamation, separation and exfoliation can be greatly reduced; (2) the damage to the matrix material is small. Do not need copper preheating treatment, reduce the chance to reduce the deformation and strength of copper; (3) the structure performance gradient change, coating preparation with gradient structure copper, alloy layer and wear-resisting layer, hardness showed a trend of continuous smooth rise, is conducive to improve the thermal fatigue properties of wear-resistant layer; (4) the cladding of high efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种铜金属及其合金表面耐磨涂层的制备方法
本专利技术属于表面工程
，尤其涉及一种铜金属及其合金表面耐磨涂层的制备方法。
技术介绍
铜金属及其合金材料因其优异的导热和导电性能、良好的塑性而被广泛应用于航空、航天、冶金等领域。然而，当铜作为苛刻条件下的结构部件时直接使用难以满足耐磨的工况要求。激光熔覆技术是一种先进的表面工程技术，已经被较多地应用于钢、钛合金等基体材料的表面强化。但是，铜及其合金材料表面的激光强化技术尚不够成熟，这主要是由于铜材料的导热率高、光反射率高等因素，增大了其表面形成有效熔池的难度，导致难以制备出冶金结合状态良好、无缺陷、具有较高强韧性的激光熔覆强化层。从目前公开报道来看，普遍使用先预置后熔覆的“两步法”来实现铜金属材料表面激光熔覆。该方法可以较好地降低由于铜表面高反射率而带来的熔覆工艺难度，但仍存在熔覆层开裂、硬度偏低、粘结剂污染、熔覆效率低等诸多问题，具有一定的局限性。铜材料表面合金化可视为解决铜合金表面激光熔覆难题的有效途径。德国铜协会的研究表明，向纯铜金属中添加适量镍元素，可以显著降低其热导率：添加6％的镍合金化后，在20℃温度测试热导率，发现铜材的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜金属及其合金表面耐磨涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)对铜材表面进行喷砂、除油、干燥处理；2)采用热喷涂技术在铜板表面预沉积一定厚度的铝包镍涂层；3)采用小直径光斑的激光束对上述制备的预沉积层进行激光合金化处理，通过激光束的多次搭接，使其与铜材表面形成激光合金化层；4)对上述激光合金化层进行喷砂处理，去除表面残渣和氧化皮；5)制备耐磨涂层，采用激光熔覆技术，通过激光束的多次搭接，在上述喷砂处理后的合金化层表面制备耐磨涂层，最终获得一种硬度平滑升高的梯度耐磨涂层；6)最后对耐磨涂层进行机械加工得到所需的激光熔覆耐磨涂层。

【技术特征摘要】
1.一种铜金属及其合金表面耐磨涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)对铜材表面进行喷砂、除油、干燥处理；2)采用热喷涂技术在铜板表面预沉积一定厚度的铝包镍涂层；3)采用小直径光斑的激光束对上述制备的预沉积层进行激光合金化处理，通过激光束的多次搭接，使其与铜材表面形成激光合金化层；4)对上述激光合金化层进行喷砂处理，去除表面残渣和氧化皮；5)制备耐磨涂层，采用激光熔覆技术，通过激光束的多次搭接，在上述喷砂处理后的合金化层表面制备耐磨涂层，最终获得一种硬度平滑升高的梯度耐磨涂层；6)最后对耐磨涂层进行机械加工得到所需的激光熔覆耐磨涂层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)在铜板表面预沉积的铝包镍涂层中铝的质量百分比为5％～20％，铝包镍涂层的预沉积厚度为0.5～1.0mm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于采用热喷涂技术主要包括等离子喷涂技术、超音速火焰喷涂技术或者冷喷涂技术。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3)的激光合金化处理的工艺参数为：激光束的光斑直径为0.3～0.8mm，功率为1.8～2.3kW，速度为1800～2000mm/min，保护气Ar气流量为14～16L/min，搭接率为29～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘光，马冰，赵健，郑子云，贾利，陈杰，冯胜强，崔烺，戴宇，
申请(专利权)人：中国兵器科学研究院宁波分院，
类型：发明
国别省市：浙江,33