CN107937906B - 一种氩气在线送粉的激光熔覆制备Cr-Ni涂层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明专利涉及表面改性处理技术领域，特指一种氩气在线送粉激光熔覆制备Cr‑Ni涂层的方法，属于材料表面改性领域。通入的氩气作为载流气体进行粉末输送，送粉器中Cr‑Ni混合粉末随氩气喷射到基材上。通过雾化装置将乙酸纤维素溶于丙酮中进行雾化，雾化后的小液滴浸入粉末，使其粘结。随后烘干装置将丙酮挥发，烘干温度设定在250℃～300℃，最后进行激光熔覆。
Description
技术领域
本发明专利涉及表面改性处理技术领域，特指一种氩气在线送粉的激光熔覆制备Cr-Ni涂层的方法，属于材料表面改性领域。
背景技术
本发明专利通过氩气在线送粉激光熔覆在基材表面制备Cr-Ni涂层，涂层与基体形成冶金结合，改善了其磨损性能。
激光喷涂是一种新型表面改性与处理技术,它是利用高能激光束将基材表面层金属熔化，同时以不同的送料方式在被喷涂基体表面上添加被选择的涂层材料粉末，经激光辐射使之和基体表面薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低,与基体材料结合形成复合金属表面涂层。激光喷涂处理技术很好的改善了基材表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性等,从而达到了对基材表面的改性和修复的目的,该技术既满足了生产对材料特性的要求，又节省了大量的贵金属资源，且稳定无污染。
激光喷涂加工根据材料的供应方式不同分为两大类：预置法和同步送粉法。预置法过程复杂，耗时长。同步送粉法工艺过程简单，但喷涂结果依赖于粉末的流动性。本次发明结合了两种方法，既提高了自动化又便于控制。
发明内容
本发明专利涉及的氩气在线送粉激光熔覆制备Cr-Ni涂层装置如图1所示，从左至右分别是按照气体保护系统、送粉系统、雾化装置和激光系统。下面是可移动工作台。
本发明内容：
①通入的氩气作为载流气体进行粉末输送，送粉器中Cr-Ni混合粉末随氩气喷射到基材上。
②通过雾化装置将乙酸纤维素溶于丙酮中进行雾化，雾化后的小液滴浸入粉末，使其粘结。
③随后烘干装置将丙酮挥发，烘干温度设定在250℃～300℃，最后进行激光熔覆。
步骤1中，送粉速度为100毫升/分钟，时间视具体要求决定。如果想要得到较厚的涂层，设定的时间数值较大；反之，较小。
这是一个集喷粉、固化、烘干和熔覆为一体化的装置，解决了涂层制备中纳米级粉末无法同步送达和流动性不好的粉末制备的涂层不均匀的问题。预置法过程复杂，耗时长；同步送粉法工艺过程简单，但喷涂结果依赖于粉末的流动性。这个装置结合了这两种方法优势，比预置法省时便捷，比同步送粉法便于控制。需要注意的是配置乙酸纤维素：丙酮的体积比为1：25，其流量小于10毫升/分钟，因为丙酮易挥发，乙酸纤维素浓度过高会造成粘结后的粉层翘起，不与基体接触。本装置的优点之一就是能很快发现这个问题，加热器能快速烘干，使丙酮挥发。
附图说明
图1氩气在线送粉的激光熔覆Cr-Ni涂层。
图2经氩气在线送粉和激光熔覆的Cr-Ni涂层表面和界面形貌。
(a)Cr-Ni涂层表面形貌；(b)Cr-Ni涂层界面形貌。
图3Cr-Ni涂层表面能谱分析
具体实施方式
(1)使用180#-1000#砂纸对基材表面进行打磨，用无水乙醇清洗，丙酮脱脂，以去掉试样表面油脂和杂物，确保基材表面清洁度达到Sa3级。
(2)将Cr-Ni混合粉末装进送粉器，打开激光器，设置程序。氩气在线送粉，使其喷射在基材上。
(3)乙酸纤维素和丙酮按体积1：25的比例相溶，倒入雾化器，雾化后的小液滴浸入粉末，使其粘结。
(4)等丙酮挥发后进行激光重熔工艺处理，激光功率为1000-1200W，光斑直径为3-4mm，扫描速度为6-8mm/s，以确保粉末与基材表面厚度30-50μm处都能够进入熔融状态，充分反应，形成Cr-Ni涂层。
(5)经氩气在线送粉和激光熔覆后的Cr-Ni涂层表面形貌如图2(a)所示，界面形貌如图2(b)所示。
(6)Cr-Ni涂层表面能谱分析如图3所示，主要是由Cr和Ni组成，无其他杂质元素。
Claims (5)
1.一种氩气在线送粉的激光熔覆制备Cr-Ni涂层的方法，其特征在于，具体步骤如下：
①通入的氩气作为载流气体进行粉末输送，送粉器中Cr-Ni混合粉末随氩气喷射到基材上；
②通过雾化装置将乙酸纤维素溶于丙酮中进行雾化，雾化后的小液滴浸入粉末，使其粘结；
③随后烘干装置将丙酮挥发，最后进行激光熔覆；
步骤2中，配置乙酸纤维素：丙酮的体积比为1：25，其输出流量小于10毫升/分钟，因为丙酮易挥发，乙酸纤维素浓度过高会造成粘结后的粉层翘起，不与基体接触。
2.如权利要求1所述的一种氩气在线送粉的激光熔覆制备Cr-Ni涂层的方法，其特征在于，步骤1中，送粉速度为100毫升/分钟，时间视具体要求决定，如果想要得到较厚的涂层，设定的时间数值较大；反之，较小。
3.如权利要求1所述的一种氩气在线送粉的激光熔覆制备Cr-Ni涂层的方法，其特征在于，步骤3中，烘干温度设定在250℃～300℃。
4.如权利要求1所述的一种氩气在线送粉的激光熔覆制备Cr-Ni涂层的方法，其特征在于，步骤3中，激光熔覆的工艺参数应确保粉末与基材表面厚度30-50μm处都能够进入熔融状态，充分反应，形成Cr-Ni涂层。
5.如权利要求4所述的一种氩气在线送粉的激光熔覆制备Cr-Ni涂层的方法，其特征在于，激光熔覆的工艺参数为：激光功率为1000-1200W，光斑直径为3-4mm，扫描速度为6-8mm/s。
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