一种铜合金表面激光熔覆Ni-Cu-Mo-Si-W覆层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铜合金表面激光熔覆Ni

【技术实现步骤摘要】
一种铜合金表面激光熔覆Ni
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Cu
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Mo
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Si
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W覆层及其制备方法


[0001]本专利技术属于表面改性
，具体涉及一种铜合金表面激光熔覆Ni
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Cu
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Mo
‑
Si
‑
W覆层及其制备方法。

技术介绍

[0002]铜及铜合金因其具有高导电、高导热、良好的塑性和一定的耐蚀性被广泛应用于航空航天、机械电气、微电子等工业领域。然而铜及铜合金熔点偏低、硬度偏低，在高温、高摩擦、电烧蚀的服役环境下，易出现热变形、磨损、氧化、烧蚀等失效现象，使其使用寿命大幅降低，限制了铜及铜合金在这些特殊应用领域的工程应用。
[0003]目前针对铜合金表面改性的方式有表面硬化技术、表面涂
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覆
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镀技术、表面冶金以及表面激光熔覆。激光熔覆技术是利用大功率的激光束照射使得金属基体与覆层粉末融化，经快速凝固后达到与基材冶金结合的一种覆层制备方法，具有加热快、冷却快、稀释率低、热影响区小和与基材呈冶金结合的优点。然而因铜及铜合金热膨胀系数大、高红外反射率、高导热、与其他材料的润湿性差的特点，使得铜合金表面激光熔覆难度大、覆层成分可选余地不大，目前铜合金表面激光熔覆覆层体系尚不成熟，目前关于铜合金表面激光熔覆 Ni
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Cu
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Mo
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Si
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W覆层鲜有报道。
[0004]本专利技术采用同轴送粉的方式在铜合金表面激光熔覆 Ni
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Cu
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Mo
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Si
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W覆层以改善铜合金表面性能，开发合适的激光熔覆粉末与工艺，有效提高铜及铜合金的表面硬度并拓宽其应用范围。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在对铜及铜合金提供一种表面强化覆层及其制备方法。
[0006]铜及铜合金具有优异的性能，但其在服役时表面易失效，选择激光熔覆的方式以提高铜及铜合金表面的强度和耐磨性。为提高铜合金表面耐磨性能，保证覆层与基材形成冶金结合。
[0007]本专利技术一种铜合金表面激光熔覆Ni
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Cu
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Mo
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Si
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W覆层；所述 Ni
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Cu
‑
Mo
‑
Si
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W覆层所用原料质量百分比计由下述组分组成：
[0008]Ni 50％
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65％、优选为53～60％、进一步优选为53
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54％，Cu28％
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32％，Mo 2％
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7％，Si 1％
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6％、优选为3～5％，W 1％
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5％、优选为3～5％。
[0009]本专利技术一种铜合金表面激光熔覆Ni
‑
Cu
‑
Mo
‑
Si
‑
W覆层的制备方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1、按照质量分数百分比进行粉末材料配制：Ni 50％
‑
65％、 Cu 28％
‑
32％、Mo 2％
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7％、Si 1％
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6％、W 1％
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5％，并将配置的粉末置于混合机中混合120
‑
360min，熔覆前将粉末烘干；
[0011]步骤2、铜合金基材用240
‑
600目砂纸打磨，清除表面的氧化物、杂质和油污，熔覆前将基材进行预热；
[0012]步骤3、将烘干的粉末置于送粉器中，预热处理后的基材固定在熔覆工作台，调节
激光熔覆的工艺参数最终制得Ni
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Cu
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Mo
‑
Si
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W熔覆层。
[0013]在工业上应用时，照所设计的覆层成分称取质量百分比为Ni50％
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65％、Cu 28％
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32％、Mo 2％
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7％、Si 1％
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6％、W 1％
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5％的粉末，将粉末置于干粉混合机中充分混匀并烘干，处理后粉末真空封装保存。
[0014]作为优选方案，本专利技术一种铜合金表面激光熔覆Ni
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Cu
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Mo
‑
Si
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W 覆层的制备方法，所选Ni、Cu、Mo、W、Si粉末是粒径为20
‑
50μm 的球形粉末，粉末烘干的温度为55℃
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75℃。混料时大于60min、优选为110
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150min。
[0015]作为优选方案，本专利技术一种铜合金表面激光熔覆 Ni
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Cu
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Mo
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Si
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W覆层的制备方法，所述Ni
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Cu
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Mo
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Si
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W粉末的质量百分比为：Ni 53wt％、Cu 30wt％、Mo7wt％、Si 5wt％、W 5wt％。
[0016]作为优选方案，本专利技术一种铜合金表面激光熔覆Ni
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Cu
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Mo
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Si
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W 覆层的制备方法，基材预热的温度为130
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180℃。本专利技术基板预热至关重要。在工业上应用，将铜合金板材用砂纸打磨熔覆的表面，用酒精/丙酮超声清洗，去除表面的油污和氧化物；备用。在实际操作时，基材的表面处理用240
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600目砂纸进行打磨。
[0017]作为优选方案，本专利技术一种铜合金表面激光熔覆Ni
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Cu
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Mo
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Si
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W 覆层的制备方法，所述激光熔覆工艺参数主要为激光功率3
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6KW、扫描速率10
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100mm/s、光斑直径2
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5mm、送粉器转速10
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30r/min。
[0018]作为进一步的优选方案，本专利技术一种铜合金表面激光熔覆 Ni
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Cu
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Mo
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Si
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W覆层的制备方法，所述激光熔覆工艺参数主要为激光功率3600W、扫描速率100mm/s、光斑直径3mm、送粉器转速20 r/min。
[0019]本专利技术一种铜合金表面激光熔覆Ni
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Cu
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Mo
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Si
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W覆层的制备方法，所得Ni
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Cu
‑
Mo
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Si...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜合金表面激光熔覆Ni
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Cu
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Mo
‑
Si
‑
W覆层；其特征在于：所述Ni
‑
Cu
‑
Mo
‑
Si
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W覆层所用原料质量百分比计由下述组分组成：Ni 50％
‑
65％、Cu 28％
‑
32％、Mo 2％
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7％、Si 1％
‑
6％、W 1％
‑
5％。2.一种铜合金表面激光熔覆Ni
‑
Cu
‑
Mo
‑
Si
‑
W覆层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、按照质量分数百分比进行粉末材料配制：Ni 50％
‑
65％、Cu 28％
‑
32％、Mo 2％
‑
7％、Si 1％
‑
6％、W 1％
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5％，并将配置的粉末置于混合机中混合120
‑
360min，熔覆前将粉末烘干；步骤2、铜合金基材用240
‑
600目砂纸打磨，清除表面的氧化物、杂质和油污，熔覆前将基材进行预热；步骤3、将烘干的粉末置于送粉器中，预热处理后的基材固定在熔覆工作台，调节激光熔覆的工艺参数最终制得Ni
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Cu
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Mo
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Si
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W熔覆层。3.根据权利要求2所述的一种铜合金表面激光熔覆Ni
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Cu
‑
Mo
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Si
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W覆层制备方法；其特征在于：所选Ni、Cu、Mo、W、Si粉末是粒径为20
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50μm的球形粉末，粉末烘干的温度为55℃
‑
75℃。4.根据权利要求2所述的一种铜合金表面激光熔覆Ni
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Cu
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Mo
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Si
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W覆层制备方法；其特征在于：所述Ni<...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖来荣，肖宇翔，翟鹏远，赵钰辉，高大伟，杨国义，张永统，钟琦，蔡圳阳，刘赛男，赵小军，
申请(专利权)人：河南江河机械有限责任公司中国兵器工业新技术推广研究所，
类型：发明
国别省市：