CN103628055B - 一种在铝或铝合金表面激光熔覆稀土CeO2-Ni60合金复合涂层的工艺 - Google Patents

一种在铝或铝合金表面激光熔覆稀土CeO2-Ni60合金复合涂层的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在铝或铝合金表面激光熔覆稀土CeO2-Ni60合金复合涂层的工艺,利用激光表面熔覆技术,在铝合金表面首先涂覆一层稀土CeO2-Ni60自熔合金粉末,然后用激光扫描该粉末层,使该粉末层熔融,并熔覆在铝合金表面,形成一层稀土CeO2-Ni60自熔合金层熔覆层。本发明采用铝及铝合金作为基体材料,利用激光表面熔覆技术制备出高性能的稀土CeO2-Ni60自熔合金熔覆层,使熔覆层与基体材料之间实现良好的冶金结合,提高材料的耐磨、耐蚀、抗氧化性等性能。

Description

一种在铝或铝合金表面激光熔覆稀土CeO2-Ni60合金复合涂层的工艺
技术领域
本发明属于表面工程技术领域,具体是一种在铝或铝合金表面激光熔覆稀土CeO2-Ni60合金复合涂层的工艺。
背景技术
铝及铝合金是有色金属中应用最广泛的材料之一,铝合金具有密度小、易加工、热膨胀系数低、热导率高、比刚度和比强度高等诸多优异性能。在日常生产和生活以及航空、汽车、高铁、发动机活塞、光学仪器、导弹镶嵌结构等领域取得了广泛应用。但随着工业生产的进一步发展,对铝合金的表面性能提出了更高的要求,耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性显得尤为重要。铝合金自身存在的一些问题,阻碍了它在某些特殊领域的应用。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足,而提供一种铝合金表面激光熔覆稀土CeO2-Ni60合金的复合涂层技术及制备方法。该表面涂层具有硬度高、耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性好、冶金结合力强等特点。
实现本发明目的的技术方案是:
利用激光表面熔覆技术,在铝合金表面首先涂覆一层稀土CeO2-Ni60自熔合金粉末,然后用激光扫描该粉末层,使得该粉末层熔融,并熔覆在铝合金表面,形成一层稀土CeO2-Ni60自熔合金层熔覆层。该熔覆层与基体材料之间为冶金结合,提高了材料表面的耐磨、耐蚀、耐冲击等性能。
一种在铝或铝合金表面激光熔覆稀土CeO2-Ni60合金复合涂层的工艺,包括如下步骤:
(1)以铝或铝合金作为基体材料,首先用细砂纸打磨,之后用丙酮清洗,使材料表面粗糙度Ra<2μm;
(2)用腐蚀液、净化液、清洗液等依次清洗材料表面,再放入超声波仪器中清洗半小时以上;
(3)将清洗完的铝及铝合金放入烘干箱,烘干半小时以上;
(4)将事先烘干的稀土氧化物CeO2和Ni60复合合金粉末按比例均匀混合,放入烘干箱,再烘干半小时以上;
(5)利用粘接剂将混合好的合金粉末均匀涂覆在铝合金表面,涂层厚度为0.8~1.0mm;
(6)将涂覆粉末的试样放在激光热处理工作台上,调节保护气体氩气的流量及激光设备的工艺参数;
(7)在铝合金表面实施熔覆工艺,形成稀土CeO2-Ni60自熔合金的新型复合涂层。
步骤(2)所述腐蚀液为3~10%的盐酸,净化液和清洗液为丙酮和清水;
步骤(4)中稀土氧化物CeO2和Ni60合金粉末的质量之比为1:30~60之间。
步骤(6)所述激光熔覆的工艺参数为:输出功率3~5kW,光斑直径3~10mm,扫描速度300~600mm/min,在Ar气的保护氛围中,气流量为15~40L·min-1
步骤(7)所述的新型复合涂层是冶金结合的稀土氧化物CeO2+Ni60熔覆涂层。
本发明的创新点是:采用铝及铝合金作为基体材料,利用激光表面熔覆技术制备出高性能的稀土CeO2-Ni60自熔合金熔覆层,使熔覆层与基体材料之间实现良好的冶金结合,提高材料的耐磨、耐蚀、抗氧化性等性能。
具体实施方式
以下通过具体的实例来进一步说明本发明:
试样基材为6063铝合金,尺寸50mm×20mm×8mm(长×宽×厚),采用机械和化学混合方法来消除铝合金表面的氧化膜,表面用不同型号的水砂纸打磨,并用角向抛光机抛光,表面粗糙度达Ra<2μm,具体工艺路线:样品表面细砂纸打磨-丙酮清洗-化学试剂(3~10%的盐酸)清洗-清水清洗-烘干半小时以上。
将激光熔覆涂层的粉末配比为:2%CeO2(wt%)和98%Ni60合金粉,烘干并均匀混合,加入粘接剂均匀涂覆在铝合金表面,涂层厚度均为0.8~1.0mm。
激光熔覆采用6kW的CO2激光热处理设备,将涂覆有混合合金粉末的铝合金放入半封闭的加工器皿中,通入Ar气进行保护,以防止熔池的吸氧和合金的氧化,气流量为20L·min-1。采用数控编程技术进行激光扫描加工,工艺参数选为:功率4000W,光斑直径6mm,扫描速度600mm/min。扫描加工完成后,取出工件在常温下空气中冷却,铝合金表面即可获得CeO2+Ni60激光熔覆涂层。
经测试,该涂层耐磨、耐蚀、抗氧化性强。

Claims (1)

1.一种在铝或铝合金表面激光熔覆稀土CeO2-Ni60涂层的工艺,其特征是:包括如下步骤:
(1)以铝或铝合金作为基体材料,首先用细砂纸打磨,之后用丙酮清洗,使材料表面粗糙度Ra<2μm;
(2)用3~10%的盐酸、丙酮和清水依次清洗材料表面,再放入超声波仪器中清洗半小时以上;
(3)将清洗完的铝或铝合金放入烘干箱,烘干半小时以上;
(4)将事先烘干的稀土氧化物CeO2和Ni60复合合金粉末按比例均匀混合,放入烘干箱,再烘干半小时以上;所述稀土氧化物CeO2和Ni60合金粉末的质量之比为1:30~60之间;
(5)利用粘接剂将混合好的合金粉末均匀涂覆在铝或铝合金表面,涂层厚度为0.8~1.0mm;
(6)将涂覆粉末的试样放在激光热处理工作台上,调节保护气体氩气的流量及激光设备的工艺参数;所述激光熔覆的工艺参数为:输出功率3~5kW,光斑直径3~10mm,扫描速度300~600mm/min,在Ar气的保护氛围中,气流量为15~40L·min-1
(7)在铝或铝合金表面实施熔覆工艺,形成稀土CeO2-Ni60自熔合金的复合涂层。
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Assignee: Guilin yanchuang Semiconductor Technology Co.,Ltd.

Assignor: GUILIN University OF ELECTRONIC TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023980046590

Denomination of invention: A Process of Laser Cladding Rare Earth CeO2- Ni60 Alloy Composite Coating on Aluminum or Aluminum Alloy Surface

Granted publication date: 20160427

License type: Common License

Record date: 20231108