本发明专利技术涉及一种镁铝合金表面的激光重熔增强方法，采用火焰喷涂合金粉＋激光重熔的方法，对镁铝合金板、镁铝合金棒表面进行增强处理，先对镁铝合金表面进行洁净处理，然后用氧－乙炔火焰喷涂合金粉，即铝镍合金粉、镍铬硼硅铁中间合金粉＋钕粉，然后在激光机上对其表面进行重熔固化，激光束按计算机程序设置的轨迹曲线进行全方位照射，使镍基合金层熔解固化在镁铝合金表面，形成合金层，大幅度提高了镁铝合金表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性，硬度比处理前可提高８～１０倍，耐磨性可提高５６％，耐腐蚀性可提高５６．４％，此增强方法工艺流程短，容易实现，安全稳定可靠，固熔层牢固，不易脱落，可对多种型面的镁铝合金表面进行增强处理。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属有色金属合金表面 涂覆金属、激光重熔、提高强度的
技术介绍
在有色金属合金中，镁合金是最轻的合金之一，比重轻，密度低，比强度 和比刚度高，导热导电性好，具有良好的阻尼减震和电磁屏蔽性能，易于压铸 成型，切削性能优良，易于回收再利用，在航空航天、电子器件、仪器仪表、 通讯器材、计算机、机械制造业中得到广泛应用，镁合金是最具发展前景和应 用潜力的合金之一。镁合金虽然具有很多优点，但由于比重低、强度低，化学稳定性差，表面 耐磨性、耐腐蚀性差，其表面硬度、强度、韧性均很低，使镁合金的应用受到 了很大局限，故必须对镁合金的表面进行处理，提高表面强度、耐磨性、耐蚀 性，才可得到更广泛的应用。目前，用于提高镁合金表面性能的方法亦有多种形式，例如离子注入法、 表面扩渗合金化、气相沉积涂层、镀层处理法、化学表面处理法、机械表面处 理法等，虽有一定效果，但也存在一些弊端，均不够理想，还有待进一步探讨 和研究。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的就是针对
技术介绍
的现状和不足，采用一种全新的增强方 法，采用火焰喷涂、激光重熔法，在镁合金表面喷涂铝镍、镍铬硼硅铁+钕， 并进行激光重熔固化，以大幅度提高镁合金表面的强度、耐磨性和耐腐蚀性，以扩展镁合金的应用范围。 技术方案本专利技术使用的化学物质材料为铝镍合金粉、镍袼硼硅铁合金粉、钕粉、 氧气、乙炔气体、氩气、无水乙醇、镁铝合金板、镁铝合金棒，其量值如下: 以克、毫升、厘米3、毫米为计量单位铝镍合金粉AlNi 1000g士10g镍铬硼硅铁合金粉NiCrBSiFe 2280g士10g钕粉Nd 120g士lg氧气02 10000cm3±100cm3乙炔气体C2H2 10000cm3±100cm3氩气Ar10000cm3± 100cm3无水乙醇C2H60 1000ml±10ml矩形镁铝合金板AZ31B MgAl 300x200x20mm圆柱形镁铝合金棒AZ31B MgAl 4> 100x400mm矩形镁铝合金板表面火焰喷涂、激光重熔方法如下(1) 精选化学物质材料 对使用的化学物质材料要进行精选，并进行精度、纯度控制铝镍合金粉固态粉体99.99% 镍铬硼硅铁合金粉固态粉体99.95% 钕粉固态粉体99.9% 氧气气态气体 99.9% 乙炔气体气态气体99.9% 氩气气态气体 99.99% 无水乙醇液态液体 99.7% 矩形镁铝合金板表面粗糙度Ra0.63-1.25jLim(2) 表面处理镁铝合金板① 修平镁铝合金板，各边垂直；② 镁铝合金板工作面用石英砂进行喷砂粗化，表面粗糙度为Ra2.5-5.0|im;③ 用软质材料无水乙醇擦洗镁铝合金板工作面；④ 阴凉处晾干；(3) 球磨、干燥处理合金粉① 用球磨机分别研磨铝镍合金粉、镍铬硼硅铁合金粉和钕粉，并用200 目筛网分别过筛，成细粉，细粉粒径均《0.075mm;② 合金粉混合将研磨的镍铬硼硅铁合金粉、钕粉置于不锈钢容器中混 合，搅拌均匀，成混合细粉；③ 将研磨后的铝镍合金粉、镍铬硼硅铁+钕混合粉分别置于烘干箱内干 燥，干燥温度110。C士2。C，干燥时间240min士5min;(4) 在镁铝合金板表面喷涂铝镍合金粉、镍格硼硅铁+钕混合粉① 将矩形镁铝合金板置于火焰喷涂工作台上；② 喷涂座、料斗、送粉控制器、喷涂枪、氧气瓶、乙炔瓶均处于准工作状态；③ 将喷涂枪对准镁合金板，喷涂枪联结氧气瓶、氧气管、乙炔瓶、乙炔管；④ 将铝镍合金粉置于料斗内；⑤ 开启氧气瓶，氧气压力为0.8~1.0kgf/cm2;开启乙炔瓶，乙炔气压力 为0.7 0.8kgf/cm2，有效送粉量为30 ~ 45g/min;⑥ 点燃火焰，预热镁铝合金板，预热温度为110°C±2°C，预热时间lmin;⑦ 喷涂铝镍层打开料斗开关、送粉控制器，铝镍合金粉随氧气+乙炔 气流喷至镁铝合金板表面，喷涂温度28(TCi2"C，喷涂厚度0.2mm;⑧ 喷涂镍铬硼硅铁+钕合金层将镍铬硼硅铁+钕混合粉置于料斗内， 开启氧气+乙炔气体瓶，开启送粉控制器，混合粉随气流喷至铝镍层表面，成 合金层，合金层厚度为0.5mm;⑨ 喷涂后自然冷却固化，冷却至2(TC士3'C;(5)激光束扫描照射固熔喷涂粉末，表面合金化① 将喷涂的矩形镁铝合金板平直置于激光机的三坐标工作台上，调整好X、 Y、 Z坐标距离高度，并固定；② 调整激光束为正离焦量20mm;③ 激光器产生激光束通过光栅传至反射镜，反射镜折射后垂直传至聚焦 镜，激光束聚焦后，垂直对准镁铝合金板上的喷涂粉末；④ 激光束对镁铝合金板上的喷涂合金粉末按轨迹曲线逐点逐线进行往 复照射固熔；激光束照射轨迹按矩形镁铝合金板设置，成矩形往复轨迹曲线，激光束先 从轨迹起点开始照射，经顺时针轨迹行程，至轨迹终点，回程冷却，然后从另 一轨迹起点照射，至轨迹终点，回程冷却，形成多条错位轨迹曲线连续进行， 轨迹曲线为等间距错位顺时针奇数设置；激光束辐照镁铝合金板表面的合金涂层轨迹由计算机程序控制并完成，程 序由G代码编制；激光束照射固熔参数激光器C02气体激光器激光波长10.6pm 激光束输出功率3500W 光斑直径3mm 正离焦量20mm激光束照射固熔温度1200-1500°C 扫描速度600mm/min 扫描时间45min 瞬时固熔时间0.02s在激光束照射扫描过程中，全程进行氩气保护，氩气输入速度为 10cm /mm;激光束扫描照射固熔后，在镁铝合金板表面形成合金层，S卩铝镍层+镍铬硼硅铁钕层，固熔后合金层厚度为0.6mm，表面呈灰色；在激光束照射固熔过程中将进行合金化反应，反应式如下MgAl+AlNi+NiCrBSiFe+Nd 1200~1500C MgAlNiCrBSiFeNd t° Ar/45min(6) 激光固熔后自然冷却至20。C士3。C;(7) 镁铝合金板冷却后，用200号砂纸打磨合金表面，表面粗糙度为 Ra0.63-1.25(im;(8) 清洗镁铝合金板，用无水乙醇50ml进行清洗，然后晾干；(9) 检测、分析、表征对激光重熔后的镁铝合金板合金层表面进行形貌、显微硬度、耐磨性、耐 腐蚀性进行分析和表征；用电子扫描电镜对表面形貌及断面结合面进行观察分析； 用显微硬度仪对镁铝合金板表面及断面显微硬度进行测试分析； 用磨损试验机对镁铝合金板表面进行磨损试验； 用电化学腐蚀试验仪对镁铝合金板表面进行腐蚀性能检测分析； 结论镁铝合金板与合金层达到冶金结合；显微硬度由基体的HV45-50升高到HV350-400，表面硬度可提高8~10倍；耐磨性平均摩擦系数由基体的0.578降到0.257，耐磨性可提高56%; 电化学腐蚀腐蚀电位由基体的-1.549V升高到-0.675V，耐腐蚀性提高 56.4%。所述的小100X400mm圆柱形镁铝合金棒的表面火焰喷涂、激光重熔方法 如下(1) 表面处理圆柱形镁铝合金棒，喷砂粗化，表面粗糙度为Ra2.5-5.0pm;(2) 在镁铝合金棒表面用氧-乙炔火焰喷枪喷涂铝镍层、镍铬硼硅铁+钕 层，镁铝合金棒的喷涂是在专用夹具的装卡转动下进行的，铝镍层厚度为120.2mm，镍铬硼硅铁+钕层厚度为0.5mm;(3) 在激光机上，将圆柱形镁铝合金棒夹在三爪卡盘上，激光束从右向 左行进，按》10本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种镁铝合金表面的激光重熔增强方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：铝镍合金粉、镍铬硼硅铁合金粉、钕粉、氧气、乙炔气体、氩气、无水乙醇、镁铝合金板、镁铝合金棒，其量值如下：以克、毫升、厘米３、毫米为计量单位 铝镍合金粉：ＡｌＮｉ １０００ｇ±１０ｇ镍铬硼硅铁合金粉：ＮｉＣｒＢＳｉＦｅ ２２８０ｇ±１０ｇ 钕粉：Ｎｄ １２０ｇ±１ｇ 氧气：Ｏ↓［２］ １００００ｃｍ↑［３］±１００ｃｍ↑［３］ 乙炔气体：Ｃ↓［２］Ｈ↓［２］ １００００ｃｍ↑［３］±１００ｃｍ↑［３］ 氩气：Ａｒ １００００ｃｍ↑［３］±１００ｃｍ↑［３］ 无水乙醇：Ｃ↓［２］Ｈ↓［６］Ｏ １０００ｍｌ±１０ｍｌ 矩形镁铝合金板：ＡＺ３１Ｂ ＭｇＡｌ ３００×２００×２０ｍｍ 圆柱形镁铝合金棒：ＡＺ３１Ｂ ＭｇＡｌ φ１００×４００ｍｍ 矩形镁铝合金板表面火焰喷涂、激光重熔方法如下： （１）精选化学物质材料 对使用的化学物质材料要进行精选，并进行精度、纯度控制： 铝镍合金粉：固态粉体９９．９９％ 镍铬硼硅铁合金粉：固态粉体９９．９５％ 钕粉：固态粉体９９．９％ 氧气：气态气体９９．９％ 乙炔气体：气态气体９９．９％ 氩气：气态气体９９．９９％ 无水乙醇：液态液体９９．７％ 矩形镁铝合金板：表面粗糙度Ｒ↓［ａ］０．６３－１．２５μｍ （２）表面处理镁铝合金板 ①修平镁铝合金板，各边垂直； ②镁铝合金板工作面用石英砂进行喷砂粗化，表面粗糙度为Ｒ↓［ａ］２．５－５．０μｍ； ③用软质材料无水乙醇擦洗镁铝合金板工作面；④阴凉处晾干； （３）球磨、干燥处理合金粉 ①用球磨机分别研磨铝镍合金粉、镍铬硼硅铁合金粉和钕粉，并用２００目筛网分别过筛，成细粉，细粉粒径均≤０．０７５ｍｍ； ②合金粉混合：将研磨的镍铬硼硅铁合金粉、钕粉置于不锈钢容器中混合，搅拌均匀，成混合细粉； ③将研磨后的铝镍合金粉和镍铬硼硅铁＋钕混合粉分别置于烘干箱内干燥，干燥温度１１０℃±２℃，干燥时间２４０ｍｉｎ±５ｍｉｎ； （４）在镁铝合金板表面喷涂铝镍合金粉、镍铬硼硅铁＋钕混合粉 ①将矩形镁铝合金板置于火焰喷涂工作台上； ②喷涂座、料斗、送粉控制器、喷涂枪、氧气瓶、乙炔瓶均处于准工作状态； ③将喷涂枪对准镁合金板，喷涂枪联结氧气瓶、氧气管、乙炔瓶、乙炔管； ④将铝镍合金粉置于料斗内； ⑤开启氧气瓶，氧气压力为０．８～１．０ｋｇｆ／ｃｍ↑［２］；开启乙炔瓶，乙炔气压力为０．７～０．８ｋｇｆ...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许并社，崔泽琴，王文先，刘旭，吴宏亮，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]
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