【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及表面工程，尤其涉及一种超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶粉末及其应用。
技术介绍
1、在海洋等极端工况条件下，舰艇艉轴、螺旋桨等海洋工程装备关键运动部件由于磨损、腐蚀、微生物污损等的耦合作用发生严重的表面损伤，对装备零件的安全性及服役寿命有着极大影响。表面涂层技术作为一种装备零件的表面防护手段，为恶劣海洋工况的高性能抗冲击耐磨耐蚀涂层提供了一种重要解决途径。传统涂料、热喷涂、物理/化学气相沉积等表面涂层技术由于界面结合强度有限，在长时间冲击与机械作用后，容易失效而无法起到保护作用，无法满足海洋工程装备关键运动部件的长效防护需求。激光熔覆增材制造技术因其厚度可控、冶金结合强度高和材料多样等一系列优点，成为制备耐磨抗冲击涂层的重要技术。
2、超高速激光熔覆技术是一种新型的表面工程技术，整体制造效率相对传统激光熔覆提高了3-5倍，兼具高效率、高性能、界面冶金强结合、绿色节能环保等优点，有望成为传统涂层技术的革命性替代技术，为海洋工程装备关键运动部件表面防护涂层的制备及应用提供了有效手段。
3、粉末材料是超高速激光熔覆涂层性能的关键基础，目前缺乏针对海洋极端工况的超高速激光熔覆涂层专用粉末。非晶合金不同于传统上的晶态合金，是由合金熔体快速冷却而得到兼有金属与玻璃特性的一类结构和性能独特的固体材料，其内部原子排列像玻璃一样长程无序，具有许多独特的性能，由于其性能优异，工艺简单，有望成为海洋工程装备关键运动部件表面防护的重要粉末材料原料。
4、中国专利cn105525232b《一种用于3d打印的高
5、因此，开发一种非晶结构稳定、涂层成形好、性能优异的超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶材料及其制备方法具有重大意义。
技术实现思路
1、鉴于现有非晶粉末材料存在非晶结构不稳定，涂层成形质量较差，其性能仍需进一步提高的问题，本专利技术提供一种超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶粉末及其应用，非晶合金粉末粒径分布均匀，结构稳定，球形度和流动性优异，成形涂层与基体冶金结合，无裂纹，且具有优异的耐磨损、耐腐蚀及防污性能，制备效率高，对基体热影响小，可用于海洋极端工况服役关键运动部件的表面防护和再制造。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、一种超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶粉末，按质量百分比计包括以下元素成分：
4、70-73％ cu、10-14％ zr、6-10％ ti、5-9％ ni、0.8-1.2％ si、0.8-1.2％ b。
5、进一步的，球形度为95-100％，粒度分布范围为15-75μm，d50为35-55μm，流动性为16-22s/50g。
6、本专利技术的另一目的在于提供一种超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶涂层。
7、一种超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶涂层，由前述任一项所述的超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶粉末制得。
8、本专利技术的另一目的在于提供一种超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶涂层的制备方法。
9、一种上述的超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶涂层的制备方法，包括以下步骤：
10、s1.将超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶粉末用超高速蓝光激光熔覆沉积到基体表面；
11、s2.对s1所得基体表面进行磨抛，原位反应热处理，即得所述超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶涂层。
12、进一步的，s1所述超高速蓝光激光熔覆的工艺参数包括：蓝光激光波长550nm，功率为1800-2200w，光斑直径为0.8-1.2mm，送粉速率为1.5-2.0kg/h，激光扫描速率为85-100m/min，搭接率为46-66％。
13、进一步的，s1所述超高速蓝光激光熔覆在惰性气体保护下进行。
14、进一步的，s2所述原位反应热处理在o2氛围下进行。
15、进一步的，s2所述原位反应热处理的工艺参数包括：热处理温度550-900℃，o2流速为2-6sccm，保温时间40-60min。
16、进一步的，s2所述原位反应热处理中对非涂层区域进行保护处理。
17、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点及有益效果：
18、(1)本专利技术的超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶粉末由特定的元素及含量范围组成，铜离子具有优异的杀菌效果，可以杀死海洋工程装备表面的藻类、藤壶等海洋生物，使铜基涂层具有优异的防污性能；而通过调控cu、zr、ti、ni等耐腐蚀元素含量可以得到高强度、高硬度、高耐腐蚀性的非晶涂层；但由于激光熔覆是一个非平衡凝固过程，导致形成的非晶结构不稳定且非晶含量受限，添加一定量的si和b元素可有效促进激光熔覆cuzrtini非晶结构稳定形成。同时，激光熔覆cuzrtini涂层成形缺陷较多，si、b元素具有强烈脱氧和自熔作用，能够改善激光熔覆cuzrtini涂层成形质量，减少熔覆层杂质含量，显著提升熔覆层成形质量。但si、b元素如添加含量少于0.8％，则非晶结构稳定效果和成形质量改善效果不佳；si、b元素添加含量过高，大于1.2％，则其易形成脆硬夹杂相，导致涂层开裂，影响涂层成形质量；因而本专利技术通过反复研究，精确调控cu、zr、ti、ni、si、b元素的含量配比，得到的高速蓝光激光熔覆用超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶粉末成分均匀，球形度和流动性优异，且粒径分布均匀，形成的非晶结构稳定，十分适合于超高速蓝光激光熔覆技术使用。
19、(2)本专利技术中通过包含特定的元素及含量范围的粉末，采用超高速激光熔覆技术和原位反应制备的超高速蓝光激光熔覆超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶涂层，由于其稳定的非晶结构具有独特的长程无序，短程有序结构，不存在晶态合金的位错等缺陷，进而拥有优异的减磨性能和耐腐蚀性能；另外，涂层表面的铜离子释放可以直接杀死海洋工程装备表面的藻类、藤壶等海洋生物，具有优异的防污性能。
20、(3)本专利技术的超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶涂层由蓝光超高速激光熔覆技术制备得到，由于铜合金对传统长波长的红光激光熔覆的反射率高，能量吸收少，导致涂层极易形成缺陷，而本专利技术创新性采用短波长的蓝光激光熔覆，极大的提高铜合金对激光能量的吸收率，相对红光激光吸收率提高了10倍以上，进而显著改善超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶涂层的成形质量，制备方法效率高，易操作，成本较低，对基体热影响小，与基体形成冶金结合，且制备超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶涂层致密无缺陷，所得的涂层可用于海洋极端工况服役的关键运动部件的表面防护和再制造，具有重要的经济价值和推广意义，在海工装备、轨道交通、冶金等领域具有良好的应用前景。
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1.一种超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶粉末，其特征在于，按质量百分比计包括以下元素成分：
2.如权利要求1所述的超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶粉末，其特征在于，球形度为95-100％，粒度分布范围为15-75μm，D50为35-55μm，流动性为16-22s/50g。
3.一种超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶涂层，其特征在于，由前述任一项所述的超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶粉末制得。
4.一种如权利要求3所述的超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.一种根据权利要求4所述的超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶涂层的制备方法，其特征在于：S1所述超高速蓝光激光熔覆的工艺参数包括：蓝光激光波长550nm，功率为1800-2200W，光斑直径为0.8-1.2mm，送粉速率为1.5-2.0kg/h，激光扫描速率为85-100m/min，搭接率为46-66％。
6.一种根据权利要求4所述的超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶涂层的制备方法，其特征在于：S1所述超高速蓝光激光熔覆在惰性气体保护下进行。
7.一种
8.一种根据权利要求4所述的超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶涂层的制备方法，其特征在于：S2所述原位反应热处理的工艺参数包括：热处理温度550-900℃，O2流速为2-6sccm，保温时间40-60min。
9.一种根据权利要求4所述的超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶涂层的制备方法，其特征在于：S2所述原位反应热处理中对非涂层区域进行保护处理。
...【技术特征摘要】
1.一种超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶粉末，其特征在于，按质量百分比计包括以下元素成分：
2.如权利要求1所述的超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶粉末，其特征在于，球形度为95-100％，粒度分布范围为15-75μm，d50为35-55μm，流动性为16-22s/50g。
3.一种超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶涂层，其特征在于，由前述任一项所述的超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶粉末制得。
4.一种如权利要求3所述的超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.一种根据权利要求4所述的超高速蓝光激光熔覆用铜基非晶涂层的制备方法，其特征在于：s1所述超高速蓝光激光熔覆的工艺参数包括：蓝光激光波长550nm，功率为1800-2200w，光斑直径为0.8-1.2mm，送粉速...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢冰文，闫星辰，常成，董东东，李海生，刘敏，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：
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