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
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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
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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