CN103805990A - 一种铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法 - Google Patents
一种铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103805990A CN103805990A CN201410021469.3A CN201410021469A CN103805990A CN 103805990 A CN103805990 A CN 103805990A CN 201410021469 A CN201410021469 A CN 201410021469A CN 103805990 A CN103805990 A CN 103805990A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy
- copper alloy
- cladding
- copper
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
本发明涉及铜合金表面改性技术，具体的说是一种铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法。使用成分为4%~6%的Al、92%~93.5%的Ni，其余为杂质的镍基合金粉末和成分为0.9%~1.2%的C、26.5%~30.5%的Cr、0.8%~1.1%的Si、3.4%~5.4%的W、1.0%~2.0%的Fe、1.2%~2%的Ni，其余为Co的钴基合金粉末作为涂料，将上述粉料混合并用粘接剂分别将其调成膏状物，在对需进行处理的铜合金表面进行预处理后，将所得的两种膏状物分别涂覆在铜合金基体上，使其具有铜基体-镍基涂层-钴基涂层-镍基涂层-钴基涂层的结构，最后进行激光熔覆即可，极大的提高了铜合金的耐磨性与耐蚀性。
Description
技术领域
本发明涉及铜合金表面改性技术，具体的说是一种铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法。
背景技术
铜及铜合金是人类历史上使用最早的金属材料之一，目前铜依旧是工业中非常重要的一种金属，在冶金工业许多环节中，铜都是关键部件，铜合金具有高的导电性、导热性及优良的成形性，广泛用于电力、电工、矿山、冶金及机械制造业，但铜合金表面的热耐磨性能较差，工程应用中常常需要进行表面改性，以增强其综合力学性能，常用的方法有电镀和热喷涂、渗镀，以提高其耐磨性和耐蚀性，但由于电镀和热喷涂制备的涂层与基体是机械结合，而渗镀的工艺较难控制，且工艺成本较高，故在一定程度上降低了其强化效果。
激光熔覆（Laser Cladding）亦称激光包覆或激光熔敷，是一种新的表面改性技术，它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层，激光熔覆技术可制备与基体形成冶金结合的特殊功能涂层，对环境无污染，还具有生产率高、成品率高以及综合成本低等特点，但传统的激光熔覆通常都是在基体表面熔覆单层材料，对需进行表面改性处理的金属的性能的提升作用十分有限，对于铜合金而言这点十分明显，因此怎么样改进激光熔覆技术，使得激光熔覆技术在表面改性技术中的应用更为普遍，具有重大意义。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够极大的提高铜合金表面的耐磨性和耐蚀性的铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法，使用成分为4%~6%的Al、92%~93.5%的Ni，其余为杂质的镍基合金粉末和成分为0.9%~1.2%的C、26.5%~30.5%的Cr、0.8%~1.1%的Si、3.4%~5.4%的W、1.0%~2.0%的Fe、1.2%~2%的Ni，其余为Co的钴基合金粉末作为涂料，其熔覆方法为：
a、将上述合金粉末分别研磨至平均粒径≤2μm，之后用相应的金属粘接剂分别将其调制，分别得镍基合金粉末膏状物、钴基合金粉末膏状物备用；
b、取铜合金进行预处理，之后在其基体表面依次交替涂覆步骤a所得的镍基合金粉末膏状物和钴基合金粉末膏状物，使其具有铜基体-镍基涂层-钴基涂层-镍基涂层-钴基涂层的结构，备用；
c、对经步骤b处理的铜合金进行激光熔覆处理，即得成品。
在上述过程中，步骤a中将合金粉末分别研磨至平均粒径≤2μm后，对所得合金粉末分别进行烘干处理，以便于后续使用粘接剂将其调制成膏状物。
作为优选的方案，镍基合金粉末所用的粘接剂为醋三纤维，钴基合金粉末所用的粘接剂为二丙酮醇溶液。
在上述过程中，铜合金的预处理过程为将其基体表面进行打磨、清洗、吹干处理，使其与合金粉末调制成的膏状物能够更好的结合。
作为最优的选择，在铜合金表面涂覆的镍基合金粉末膏状物和钴基合金粉末膏状物的厚度均为0.1mm~0.2mm，最终铜合金表面涂覆的膏状物的总厚度为0.65mm~0.8mm。
作为最优的工艺参数选择，在激光熔覆处理过程中，激光光斑大小1.5mm，脉宽为1.1ms，激光脉冲频率为40Hz，焊接功率为370W，激光扫描速度300mm/min，扫描半径R=1mm，扫描圈数为2。
有益效果：本发明一种铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法从宏观上可以使得铜合金表面得到较厚的一层冶金结合带，极大的提高了铜合金的耐磨性与耐蚀性，且所涂覆的合金粉末与铜合金表面的结合区域较平整，涂层与基底界面冶金结合良好，而且通过显微组织分析发现此结合区无裂纹、杂质等缺陷，熔覆层内有大量细小均匀的鱼骨状树枝晶，组织连续、平整，整个过程清洁无污染且成品率高。
附图说明
图1为本发明的合金粉末熔覆后形成的熔覆层与基体结合区域的SEM图；
图2为本发明的合金粉末熔覆后形成的熔覆层的微观组织形貌；
图3为本发明的合金粉末熔覆后形成的熔覆层的XRD谱线标定图；
图4为本发明的合金粉末熔覆后形成的熔覆层的表面到基体的显微硬度分布图；
图5为本发明的合金粉末熔覆后形成的熔覆层的摩擦磨损系数的比较示意图。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式，一种铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法，使用成分为4%~6%的Al、92%~93.5%的Ni，其余为杂质的镍基合金粉末和成分为0.9%~1.2%的C、26.5%~30.5%的Cr、0.8%~1.1%的Si、3.4%~5.4%的W、1.0%~2.0%的Fe、1.2%~2%的Ni，其余为Co的钴基合金粉末作为涂料，其熔覆方法为：
a、将上述合金粉末分别研磨至平均粒径≤2μm，之后用相应的金属粘接剂分别将其调制，分别得镍基合金粉末膏状物、钴基合金粉末膏状物备用；
b、取铜合金进行预处理，之后在其基体表面依次交替涂覆步骤a所得的镍基合金粉末膏状物和钴基合金粉末膏状物，使其具有铜基体-镍基涂层-钴基涂层-镍基涂层-钴基涂层的结构，备用；
c、对经步骤b处理的铜合金进行激光熔覆处理，即得成品。
步骤a中将合金粉末分别研磨至平均粒径≤2μm后，对所得合金粉末分别进行烘干处理。
对于上述合金粉末所用的粘接剂，镍基合金粉末所用的粘接剂为醋三纤维，钴基合金粉末所用的粘接剂为二丙酮醇溶液。
铜合金的预处理过程为将其基体表面进行打磨、清洗、吹干处理。
在铜合金表面涂覆的镍基合金粉末膏状物和钴基合金粉末膏状物的厚度均为0.1mm~0.2mm，最终铜合金表面涂覆的膏状物的总厚度为0.65mm~0.8mm。
在激光熔覆处理过程中，激光光斑大小1.5mm，脉宽为1.1ms，激光脉冲频率为40Hz，焊接功率为370W，激光扫描速度300mm/min，扫描半径R=1mm，扫描圈数为2。
通过上述方法制得的铜合金，对其表面进行激光熔覆梯度涂料后的合金化区域的组织和物相分析结果如下，如图1所示的合金粉末熔覆后形成的熔覆层与基体结合区域的SEM图，图中上部基体，下部熔覆层，从图中可以看出，涂层与基底界面呈较好的冶金结合状态，界面无裂纹、杂质等缺陷；图2为本发明的合金粉末熔覆后形成的熔覆层的微观组织形貌，从图中可以看出，熔覆层内有大量细小均匀的鱼骨状树枝晶，组织连续、平整；图3为本发明的合金粉末熔覆后形成的熔覆层的XRD谱线标定图，从图中可以看出熔覆界面处有Ni、Co、AlNi3、Cr23C6和Cr7C3等化合物生成，AlNi3成分特有的微观组织结构在磨损过程中降低了与摩擦副之间的摩擦系数，从而起到了减磨的作用，另外多种碳化物的形成会使熔覆层的硬度显著提高，能够提高铜合金的耐磨性能；图4为本发明的合金粉末熔覆后形成的熔覆层从表面到基体的显微硬度分布图，从图中可以看出，熔覆层的硬度值明显高于基体，熔覆层平均显微硬度在300HV以上，而基体的显微硬度在100HV左右，这是因为，激光熔覆处理后铜合金表面所获得的熔覆层为致密层，且在快速凝固过程中由于不均匀收缩所产生的位错与增强相颗粒之间、位错与位错之间的相互交织对熔覆层有强化作用；图5为本发明的合金粉末熔覆后形成的熔覆层的摩擦磨损系数的比较示意图，从图中可以看出，激光熔覆后，铜合金表面的摩擦系数变小，提高了其耐磨性。
Claims (6)
1.一种铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法，其特征在于：使用成分为4%~6%的Al、92%~93.5%的Ni，其余为杂质的镍基合金粉末和成分为0.9%~1.2%的C、26.5%~30.5%的Cr、0.8%~1.1%的Si、3.4%~5.4%的W、1.0%~2.0%的Fe、1.2%~2%的Ni，其余为Co的钴基合金粉末作为涂料，其熔覆方法为：
将上述合金粉末分别研磨至平均粒径≤2μm，之后用相应的金属粘接剂分别将镍基合金粉末和钴基合金粉末调制，分别得镍基合金膏状物、钴基合金膏状物备用；
取铜合金进行预处理，之后在其基体表面依次交替涂覆步骤a所得的镍基合金膏状物和钴基合金膏状物，使其具有铜基体-镍基涂层-钴基涂层-镍基涂层-钴基涂层的结构，备用；
对经步骤b处理的铜合金进行激光熔覆处理，即得成品。
2.根据权利要求1所述的铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法，其特征在于：步骤a中将合金粉末分别研磨至平均粒径≤2μm后，对所得合金粉末分别进行烘干处理。
3.根据权利要求1所述的铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法，其特征在于：镍基合金粉末所用的粘接剂为醋三纤维，钴基合金粉末所用的粘接剂为二丙酮醇溶液。
4.根据权利要求1所述的铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法，其特征在于：铜合金的预处理过程为将其基体表面进行打磨、清洗、吹干处理。
5.根据权利要求1所述的铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法，其特征在于：在铜合金表面涂覆的镍基合金粉末膏状物和钴基合金粉末膏状物的厚度均为0.1mm~0.2mm，最终铜合金表面涂覆的膏状物的总厚度为0.65mm~0.8mm。
6.根据权利要求1所述的铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法，其特征在于：在激光熔覆处理过程中，激光光斑大小1.5mm，脉宽为1.1ms，激光脉冲频率为40Hz，焊接功率为370W，激光扫描速度300mm/min，扫描半径R=1mm，扫描圈数为2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410021469.3A CN103805990B (zh) | 2014-01-17 | 2014-01-17 | 一种铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410021469.3A CN103805990B (zh) | 2014-01-17 | 2014-01-17 | 一种铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103805990A true CN103805990A (zh) | 2014-05-21 |
| CN103805990B CN103805990B (zh) | 2016-06-15 |
Family
ID=50703357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410021469.3A Expired - Fee Related CN103805990B (zh) | 2014-01-17 | 2014-01-17 | 一种铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103805990B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105154877A (zh) * | 2015-11-04 | 2015-12-16 | 河北瑞驰伟业科技有限公司 | 铜质基体表面激光熔覆工艺 |
| CN105499760A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-04-20 | 江苏科技大学 | 一种紫铜和镍基高温合金叠层复合构件的制备方法 |
| CN109226705A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-18 | 上海宝钢工业技术服务有限公司 | 用于结晶器铜板激光熔覆的合金粉末及熔覆方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101532133A (zh) * | 2009-04-21 | 2009-09-16 | 广州有色金属研究院 | 一种铜基结晶器表面激光熔敷方法 |
| CN102041503A (zh) * | 2009-12-29 | 2011-05-04 | 华中科技大学 | 铜及铜合金表面激光熔覆复合耐磨层及制备方法 |
-
2014
- 2014-01-17 CN CN201410021469.3A patent/CN103805990B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101532133A (zh) * | 2009-04-21 | 2009-09-16 | 广州有色金属研究院 | 一种铜基结晶器表面激光熔敷方法 |
| CN102041503A (zh) * | 2009-12-29 | 2011-05-04 | 华中科技大学 | 铜及铜合金表面激光熔覆复合耐磨层及制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| FANG LIU ET AL.: ""Laser cladding Ni-Co duplex coating on copper substrate"", 《OPTICS AND LASERS IN ENGINEERING》 * |
| 张昌春等: ""激光熔覆高厚度涂层技术研究现状及发展趋势"", 《激光技术》 * |
| 闫华: ""铜合金表面激光复合耐磨层及界面特性研究"", 《中国博士学位论文全文数据库工程科技I辑》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105154877A (zh) * | 2015-11-04 | 2015-12-16 | 河北瑞驰伟业科技有限公司 | 铜质基体表面激光熔覆工艺 |
| CN105499760A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-04-20 | 江苏科技大学 | 一种紫铜和镍基高温合金叠层复合构件的制备方法 |
| CN105499760B (zh) * | 2015-12-10 | 2018-01-30 | 江苏科技大学 | 一种紫铜和镍基高温合金叠层复合构件的制备方法 |
| CN109226705A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-18 | 上海宝钢工业技术服务有限公司 | 用于结晶器铜板激光熔覆的合金粉末及熔覆方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103805990B (zh) | 2016-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11684973B2 (en) | Method for producing an abrasion-resistant coating on surface of 3D printed titanium alloy components | |
| CN102268672B (zh) | 原位自生碳化钛颗粒增强镍基梯度涂层的制备方法 | |
| DE18718619T1 (de) | Verfahren zur herstellung eines aluminiumlegierungsteils | |
| CN103993308A (zh) | 一种激光熔覆再制造辊轴类零部件的方法 | |
| CN102899661B (zh) | 一种复合材料制备工艺 | |
| CN108707894A (zh) | 一种激光熔覆自润滑耐磨钴基合金所用粉料及工艺方法 | |
| CN103805990A (zh) | 一种铜合金表面激光梯度熔覆合金粉末的方法 | |
| CN104313570A (zh) | Co3W3C鱼骨状硬质相增强Fe基耐磨涂层及制备 | |
| CN104911585B (zh) | 一种复合药型罩的制备方法 | |
| CN105401185B (zh) | 一种铝合金耦合仿生自清洁表面及其制备方法 | |
| CN104313575A (zh) | 一种铁基碳化钛激光熔覆材料的制备方法 | |
| CN104746072B (zh) | 一种镁合金微弧离子镀表面处理方法 | |
| CN103805989B (zh) | 一种铜合金结晶器表面激光熔覆梯度涂料的方法 | |
| CN105568335A (zh) | 一种钢基材表面制备FeNiCoCuCr高熵合金涂层的工艺 | |
| CN104775118A (zh) | 一种激光熔覆粉末预置方法 | |
| CN102172994B (zh) | 金属复合线、金属复合线制备方法以及金属线材 | |
| CN104498861A (zh) | 一种高抗剥落失效的封严涂层的制备方法 | |
| US1923790A (en) | Chromium plated article and method of making the same | |
| CN106435580A (zh) | 激光熔覆用镍基二硫化钼粉末、及其制备方法和使用方法 | |
| CN111058027A (zh) | 具有强耐磨性dm码的制备方法 | |
| CN103498155B (zh) | 用于制备自生陶瓷相增强铁基耐磨层的氩弧熔覆材料 | |
| CN103628108B (zh) | 压铸件表面处理方法及其产品 | |
| CN107779860A (zh) | 一种液压立柱活塞杆及中缸筒激光熔覆方法 | |
| CN103614720A (zh) | 一种专用于连续波光纤激光熔覆的钴基金属陶瓷合金粉末 | |
| KR101367478B1 (ko) | 울템 소재의 고효율 도장방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Wenyan Inventor after: Li Luoli Inventor after: Huang Yabo Inventor after: Liu Jiyao Inventor after: Xu Kaihui Inventor after: Yuan Yasha Inventor after: Zhang Haoyin Inventor after: Xie Jingpei Inventor after: Wang Aihua Inventor after: Wang Aiqin Inventor after: Li Jiwen Inventor before: Wang Wenyan Inventor before: Xu Kaihui Inventor before: Yuan Yasha Inventor before: Zhang Haoyin Inventor before: Xie Jingpei Inventor before: Wang Aihua Inventor before: Wang Aiqin Inventor before: Li Jiwen Inventor before: Li Luoli |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160615 Termination date: 20170117 |