CN111893484A - 铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺及合金涂层 - Google Patents
铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺及合金涂层 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111893484A CN111893484A CN202010780619.4A CN202010780619A CN111893484A CN 111893484 A CN111893484 A CN 111893484A CN 202010780619 A CN202010780619 A CN 202010780619A CN 111893484 A CN111893484 A CN 111893484A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper
- laser
- laser beam
- resistant
- cladding
- 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
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
- C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
- C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/058—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium without Mo and W
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/52—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with cobalt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本发明提供一种激光熔覆增材制造技术领域,公开一种铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺及合金涂层,按摩尔质量百分比进行粉体材料配制打底层粉体材料和表层粉体材料,并在铜及铜合金表面采用半导体激光器依次分别激光熔覆打底层和表层粉体材料,激光光斑采用两束圆形激光光斑,送粉喷嘴与第一激光束进行复合,组成同轴送粉方式;第二激光束置于前端并在工件表面形成椭圆形光斑投影,前端预热铜合金表面,其后端与第一激光束形成的小圆形光斑形成复合能场进行熔覆加工。本发明可有效实现涂层界面的冶金结合,显著提高涂层耐磨性能和延长部件更换周期,同时达到抑制高温高湿工作环境的氧化性侵蚀。
Description
本申请案为申请号为201911407339.2,发明名称为铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺及合金涂层的分案申请
技术领域
本发明涉及激光熔覆增材制造技术领域,具体而言涉及一种铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺,适用于连轧连铸铜板结晶器、铝板轧制铜轧辊等其他铜及铜合金部件的表面防护及再制造。
背景技术
铜及铜合金具有良好的导热性,常被用于制备导热部件,结晶器就是其的一个重要应用。结晶器是连铸工艺的核心设备,结晶器铜板的表面质量,直接影响着连铸生产的稳定性。连铸生产工艺是现代钢铁工业的核心工艺之一,而结晶器作为连铸从液态钢水到凝固成固态坯壳重要导热部件,是连铸工艺的心脏设备。其基本功能是利用冷却水通过水冷铜板间接带走钢水中热量,使钢水在结晶器内连续地形成具有一定厚度和一定强度的坯壳。在生产过程中,结晶器铜板要不断地经受高温、高压和强磨擦的冲击,工作环境极其恶劣。因此,结晶器铜板表面性能的好坏直接影响到连铸工艺的产品质量、生产效率和生产成本。此外,对于铝板轧制铜轧辊表面同样有着磨损失效的问题。
目前,铜和铜合金表面强化技术主要有电镀、复合镀和热喷涂。但目前的强化技术尚存在着以下主要问题:强化层耐磨性较差,铜结晶器表面寿命较低;涂层与铜基体之间未形成冶金结合,涂层易脱落。而普通激光熔覆在铜和铜合金表面制备耐磨涂层的难度依然较大,且工艺过程控制不稳定。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术的冶金行业连轧连铸生产线铜板结晶器、铜轧辊存在严重磨损的问题,提出一种铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺,有效实现涂层界面的冶金结合,显著提高涂层耐磨性能和延长部件更换周期,同时达到抑制高温高湿工作环境的氧化性侵蚀。
为达成上述目的,本发明的第一方面提出一种铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺,包括以下步骤:
步骤1、按摩尔质量百分比进行粉体材料配制:①打底层粉体材料成分配比:C-0.03%,B-1.1%,Si-2.0%,Fe-1.5%,Cu-25.0%,Cr-2.5%,Ni-bal;②表层粉体材料成分配比:C-0.05%,Cr-19.32%,B-0.98%,Si-0.89%,Mn-0.16%,Mo-0.3%,Ni-2.58%,Co-0.15%,V-0.04%,Fe-bal;
步骤2、配制的粉体材料和待加工的铜及铜合金表面进行预处理;
步骤3、在铜及铜合金表面采用半导体激光器依次分别激光熔覆打底层和表层粉体材料,其中:激光光斑采用两束圆形激光光斑,送粉喷嘴与第一激光束进行复合,组成同轴送粉方式,使得在工件表面所形成同轴送粉粉末汇聚区位于第一激光束在工件表面形成的小圆形光斑区域中心;第二激光束置于第一激光束的前端并在工件表面形成椭圆形光斑投影,其中在熔覆方向上,椭圆形光斑投影的前端预热铜合金表面,其后端与第一激光束形成的小圆形光斑形成复合能场,对工件表面的同轴送粉粉末汇聚区内的粉体材料进行熔覆加工。
优选地,所述步骤3中,椭圆形光斑投影的短轴直径大于小圆形光斑的直径。
优选地,第一激光束与第二激光束所组成的平面与工件表面垂直面呈8°夹角,第一激光束与垂直方向呈5°夹角,第二激光束与第一激光束在同一平面内呈45°—50°夹角固定,两激光束在工件表面的作用点和圆辊形工件截面圆心的连线与穿过圆心的垂直轴线夹角6°。
优选地,在步骤3的激光熔覆过程中,采用的工艺参数如下:
①打底层:
第一激光束:激光功率2.5kW,光斑尺寸3mm,扫描速度780mm/min,送粉量1.0r/min,搭接率50%,Ar气保护流量为40ml/min;第二激光束:激光功率2.3kW,光斑尺寸4mm,扫描速度780mm/min,搭接率50%,气刀保护流量为80ml/min;
②表层:
第一激光束:激光功率1.8kW,光斑尺寸3mm,扫描速度780mm/min,送粉量2.3r/min,搭接率50%,Ar气保护流量为40ml/min;第二激光束:激光功率1.6kW,光斑尺寸4mm,扫描速度780mm/min,搭接率50%,气刀保护流量为80ml/min;
优选地,激光熔覆过程中,在熔覆层中形成有M23C6和M7C3硬质相。
优选地,所述椭圆形光斑投影的前端2/3预热铜合金表面,其后端的1/3与第一激光束形成的小圆形光斑形成复合能场。
优选地,配制的粉体材料的预处理包括:
将打底层粉体材料和表层粉体材料分别混合2h,两种粉体材料在使用之前经100℃真空干燥1.5h。
由以上本发明的技术方案,本发明的显著优点在于:
由于传统单光束在铜合金表面激光熔覆异种高耐磨材料难度很大,无法有效的在铜合金表面进行异种高耐磨材料的成型,本发明采用两激光束组合,其中用椭圆形光斑的2/3面积在前端预热铜合金表面,1/3的面积用于跟圆形光斑组合形成复合能场,起到热源叠加1+1>2的效应;椭圆形光斑后沿的1/3正好作用于粉末汇聚点,对粉末起到很好的预热作用,增加了粉末熔化率及润湿性;采用大光斑辅助+小光斑熔覆,大光斑扫描宽度大于后面的熔覆光斑,这样可以避免后面小光斑熔覆时,由于边界能量不足而导致的单道熔覆层两边界出现未熔合或半熔合状态,由此导致的边界结合强度不够的问题。
应当理解,前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外,所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见,或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中,在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见,在每个图中,并非每个组成部分均被标记。现在,将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例,其中:
图1a、1b、1c为本发明铜及铜合金耐磨耐蚀激光熔覆涂层制备过程第一激光束和第二激光束相对位置关系,其中图1a为左视图,图1b为主视图,图1c为两激光束光源在工件表面相对位置投影的示意图。
图2a、2b为本发明在铜及铜合金耐磨耐蚀激光熔覆涂层宏观形貌图,其中2a为待加工的铜及铜合金工件表面(圆辊形工件),图2b为采用本发明的工艺制备涂层后的形貌。
图3a、3b为本发明在铜及铜合金耐磨耐蚀激光熔覆涂层的不同位置的截面形貌图。
图4a、4b和4c为本发明在铜及铜合金耐磨耐蚀激光熔覆涂层的界面及表层显微组织形貌,图4b为4a的下部分的显微组织形貌,4c为4a的上部分的显微组织形貌。
图5为本发明制得的铜及铜合金耐磨耐蚀激光熔覆涂层熔覆层表层物相衍射图。
图6为本发明制得的铜及铜合金耐磨耐蚀激光熔覆涂层横截面硬度分布曲线图。
图7为本发明制得的铜及铜合金耐磨耐蚀激光熔覆涂层摩擦系数曲线图。
图8为本发明制得的铜及铜合金耐磨耐蚀激光熔覆涂层样件磨损表面微观形貌示意图。
图示中,各附图标记含义如下:
1—第一激光束 7—第一激光束在工件表面光斑,大小3mm
2—第二激光束 8—同轴送粉粉末汇聚区
3—圆辊形工件 9—第二激光束在工件表面光斑,大小4mm
4—工件旋转方向 10—两激光束的光斑中心间距,L=2mm
5—两激光束在主视图中位置 11—两激光束的相对工件运动方向
6—垂直平面
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容,特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本公开中参照附图来描述本发明的各方面,附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解,上面介绍的多种构思和实施例,以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施,这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外,本发明公开的一些方面可以单独使用,或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
结合图示,本发明针对钢铁冶金行业连轧连铸铜板结晶器、铜套轧辊存在严重的磨损问题,提出一种涂层结合性能良好、生产成本低、方法简单,可适合于工业化生产的耐磨耐蚀激光熔覆用涂层粉体材料,并基于此,采用双光束复合激光熔覆加工工艺,在铜及铜合金表面形成耐磨耐蚀的熔覆涂层。
本发明提出的铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺,包括以下步骤:
步骤1、按摩尔质量百分比进行粉体材料配制:①打底层粉体材料成分配比:C-0.03%,B-1.1%,Si-2.0%,Fe-1.5%,Cu-25.0%,Cr-2.5%,Ni-bal;②表层粉体材料成分配比:C-0.05%,Cr-19.32%,B-0.98%,Si-0.89%,Mn-0.16%,Mo-0.3%,Ni-2.58%,Co-0.15%,V-0.04%,Fe-bal;
步骤2、配制的粉体材料和待加工的铜及铜合金表面进行预处理;
步骤3、在铜及铜合金表面采用半导体激光器依次分别激光熔覆打底层和表层粉体材料,其中:激光光斑采用两束圆形激光光斑,送粉喷嘴与第一激光束进行复合,组成同轴送粉方式,使得在工件表面所形成同轴送粉粉末汇聚区位于第一激光束在工件表面形成的小圆形光斑区域中心;第二激光束置于第一激光束的前端并在工件表面形成椭圆形光斑投影,其中在熔覆方向上,椭圆形光斑投影的前端预热铜合金表面,其后端与第一激光束形成的小圆形光斑形成复合能场,对工件表面的同轴送粉粉末汇聚区内的粉体材料进行熔覆加工。
图2a、2b所示为通过示例进行圆辊形工件(圆柱体)表面制备合金涂层前和制备合金涂层后的示例(图2中制备后的合金涂层未经打磨抛光处理)。
结合图3a、3b所示,根据以上本发明的方案制备的耐磨耐蚀涂层界面出现“驼峰现象”,呈现良好的冶金结合,具有良好的工业应用前景和经济效益。而且,其中在熔覆层中形成有M23C6和M7C3硬质相,可有效提高涂层的耐磨耐蚀性能。
钢铁冶金行业熔融金属对铜板结晶器表面冲刷磨损、高温铝板对铜套轧辊表面滑动磨损问题,导致部件尺寸缺失及产品质量下降,因此改善工件表面性能对延长其使用寿命十分重要。本发明采用调配的耐磨耐蚀粉体材料及双光束热源复合方式制备高硬度、高耐蚀性的合金涂层,可有效延长工件使用寿命。
优选地,所述步骤3中,椭圆形光斑投影的短轴直径大于小圆形光斑的直径。
优选地,结合图1a-1c所示,第一激光束与第二激光束所组成的平面与工件表面垂直面呈8°夹角,第一激光束与垂直方向呈5°夹角,第二激光束与第一激光束在同一平面内呈45°—50°夹角固定,两激光束在工件表面的作用点和圆辊形工件截面圆心的连线与穿过圆心的垂直轴线夹角6°。其中,第一激光束与垂直方向的夹角非常小,投影等同于圆形光斑,第二激光束与第一激光束之间具有45-50°的夹角,也即第二激光束倾斜着入射到工件表面,其在工件表面的投影为椭圆形光斑。
优选地,在步骤3的激光熔覆过程中,采用的工艺参数如下:
①打底层:
第一激光束:激光功率2.5kW,光斑尺寸3mm,扫描速度780mm/min,送粉量1.0r/min,搭接率50%,Ar气保护流量为40ml/min;第二激光束:激光功率2.3kW,光斑尺寸4mm,扫描速度780mm/min,搭接率50%,气刀保护流量为80ml/min;
②表层:
第一激光束:激光功率1.8kW,光斑尺寸3mm,扫描速度780mm/min,送粉量2.3r/min,搭接率50%,Ar气保护流量为40ml/min;第二激光束:激光功率1.6kW,光斑尺寸4mm,扫描速度780mm/min,搭接率50%,气刀保护流量为80ml/min;
优选地,激光熔覆过程中,在熔覆层中形成有M23C6和M7C3硬质相。
优选地,所述椭圆形光斑投影的前端2/3预热铜合金表面,其后端的1/3与第一激光束形成的小圆形光斑形成复合能场。
优选地,配制的粉体材料的预处理包括:
将打底层粉体材料和表层粉体材料分别混合2h,两种粉体材料在使用之前经100℃真空干燥1.5h。
下面结合附图所示,下面更加具体地描述各个实施例的示例。
实施例1
本例中激光熔覆粉末材料按前述的比例混合粉末,采用电磁混料机混合时间为2h。同时选用紫铜T1作为激光熔覆的基体材料(圆辊工件),试样尺寸为Ф150mm×300mm×20mm(外径×长度×壁厚)。
激光熔覆实验设备采用ZKYC-LCD-4000型激光再制造成套装备:库卡KUKA60-3型机器人、普雷斯特YC52同轴送粉加工头、Laserline半导体4000W激光器、同飞MCWL-120DT2水冷机和RC-PGF-D-2双桶送粉器。激光熔覆主要工艺参数为:
底层:第一激光束:激光功率2.5kW,光斑尺寸3mm,扫描速度780mm/min,送粉量1.0r/min,搭接率50%,Ar气保护流量为40ml/min;第二激光束:激光功率2.3kW,光斑尺寸4mm,扫描速度780mm/min,搭接率50%,气刀保护流量为80ml/min;②表层:第一激光束:激光功率1.8kW,光斑尺寸3mm,扫描速度780mm/min,送粉量2.3r/min,搭接率50%,Ar气保护流量为40ml/min;第二激光束:激光功率1.6kW,光斑尺寸4mm,扫描速度780mm/min,搭接率50%,气刀保护流量为80ml/min;激光熔覆制备的试样为单层多道搭接熔覆涂层,熔覆层尺寸长度为50mm,打底层厚度为0.6mm、表层熔覆厚度1.4mm左右。线切割取样,所得样品为Sample-1,如图3a所示。
其中,熔覆工艺采用图1a-1c所示的双激光束的光斑进行熔覆加工,其中V表示工件的旋转方向,Φ表示圆柱工件的内径。
实施例2
激光熔覆粉末材料按前述步骤1的比例混合粉末,采用电磁混料机混合时间为2h。同时选用紫铜T1作为激光熔覆的基体材料,试样尺寸为Ф100mm×300mm×10mm(外径×长度×壁厚)。
激光熔覆实验设备采用ZKYC-LCD-4000型激光再制造成套装备:库卡KUKA60-3型机器人、普雷斯特YC52同轴送粉加工头、Laserline半导体4000W激光器、同飞MCWL-120DT2水冷机和RC-PGF-D-2双桶送粉器。激光熔覆主要工艺参数为:①打底层:第一激光束:激光功率2.5kW,光斑尺寸3mm,扫描速度780mm/min,送粉量1.0r/min,搭接率50%,Ar气保护流量为40ml/min;第二激光束:激光功率2.3kW,光斑尺寸4mm,扫描速度780mm/min,搭接率50%,气刀保护流量为80ml/min;②表层:第一激光束:激光功率1.8kW,光斑尺寸3mm,扫描速度780mm/min,送粉量2.3r/min,搭接率50%,Ar气保护流量为40ml/min;第二激光束:激光功率1.6kW,光斑尺寸4mm,扫描速度780mm/min,搭接率50%,气刀保护流量为80ml/min;激光熔覆制备的试样为单层多道搭接熔覆涂层,熔覆层尺寸长度为50mm,打底层厚度为0.6mm、表层熔覆厚度1.4mm左右。线切割取样,所得样品为Sample-2,如图3b。
其中,熔覆工艺采用图1a-1c所示的双激光束的光斑进行熔覆加工,其中V表示工件的旋转方向,Φ表示圆柱工件的内径。
结合附图所示的表面形貌、组织形貌和分析结果可见,本发明所得涂层表面质量高,内部未出现裂纹、孔隙等缺陷,且涂层耐磨耐蚀层最大厚度可达到1.5mm。
以实施例1所制得的样品进行进一步分析,结合图示的横截面硬度分布曲线和摩擦曲线示意图及表面磨损形貌,耐磨耐蚀涂层显微硬度比基体T1大幅提高,涂层磨损量很小,观察磨损表面可见,表面展现出比较规则且粗细深浅一致的犁沟状磨痕,如图所示,局部只有的坑状剥落,因为熔覆层表面的硬度比基体更高,在磨损时金属表面被剪切和对磨环黏着拔起表层金属的情况会得到较大的缓解。同时由于磨损过程中硬质相的脱落一定程度上也可以起到对摩擦副的润滑作用从而减轻磨损。当磨损到一定深度时,熔覆层内的硬质相作为第二相,可以起到承受载荷和保护待磨损金属的作用。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰。因此,本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (9)
1.一种铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、按摩尔质量百分比进行粉体材料配制:①打底层粉体材料成分配比:C-0.03%,B-1.1%,Si-2.0%,Fe-1.5%,Cu-25.0%,Cr-2.5%,Ni-bal;②表层粉体材料成分配比:C-0.05%,Cr-19.32%,B-0.98%,Si-0.89%,Mn-0.16%,Mo-0.3%,Ni-2.58%,Co-0.15%,V-0.04%,Fe-bal;
步骤2、配制的粉体材料和待加工的铜及铜合金表面进行预处理;
步骤3、在铜及铜合金表面采用半导体激光器依次分别激光熔覆打底层和表层粉体材料,其中:激光光斑采用两束圆形激光光斑,送粉喷嘴与第一激光束进行复合,组成同轴送粉方式,使得在工件表面所形成同轴送粉粉末汇聚区位于第一激光束在工件表面形成的小圆形光斑区域中心;第二激光束置于第一激光束的前端并在工件表面形成椭圆形光斑投影,其中在熔覆方向上,椭圆形光斑投影的前端预热铜合金表面,其后端与第一激光束形成的小圆形光斑形成复合能场,对工件表面的同轴送粉粉末汇聚区内的粉体材料进行熔覆加工。
2.根据权利要求1所述的铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺,其特征在于,所述步骤3中,椭圆形光斑投影的短轴直径大于小圆形光斑的直径。
3.根据权利要求1所述的铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺,其特征在于,第一激光束与第二激光束所组成的平面与工件表面垂直面呈8°夹角,第一激光束与垂直方向呈5°夹角,第二激光束与第一激光束在同一平面内呈45°—50°夹角固定,两激光束在工件表面的作用点和圆辊形工件截面圆心的连线与穿过圆心的垂直轴线夹角6°。
4.根据权利要求1-3中所述的铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺,其特征在于,激光熔覆过程中,在熔覆层中形成有M23C6和M7C3硬质相。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺,其特征在于,所述椭圆形光斑投影的前端2/3预热铜合金表面,其后端的1/3与第一激光束形成的小圆形光斑形成复合能场。
6.一种铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、按摩尔质量百分比进行粉体材料配制:①打底层粉体材料成分配比:C-0.03%,B-1.1%,Si-2.0%,Fe-1.5%,Cu-25.0%,Cr-2.5%,Ni-bal;②表层粉体材料成分配比:C-0.05%,Cr-19.32%,B-0.98%,Si-0.89%,Mn-0.16%,Mo-0.3%,Ni-2.58%,Co-0.15%,V-0.04%,Fe-bal;
步骤2、配制的粉体材料和待加工的铜及铜合金表面进行预处理;
步骤3、在铜及铜合金表面采用半导体激光器依次分别激光熔覆打底层和表层粉体材料,其中:激光光斑采用两束圆形激光光斑,送粉喷嘴与第一激光束进行复合,组成同轴送粉方式,使得在工件表面所形成同轴送粉粉末汇聚区位于第一激光束在工件表面形成的小圆形光斑区域中心;第二激光束置于第一激光束的前端并在工件表面形成椭圆形光斑投影,其中在熔覆方向上,椭圆形光斑投影的前端预热铜合金表面,其后端与第一激光束形成的小圆形光斑形成复合能场,对工件表面的同轴送粉粉末汇聚区内的粉体材料进行熔覆加工;
其中,激光熔覆过程中,在熔覆层中形成有M23C6和M7C3硬质相。
7.根据权利要求6所述的铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺,其特征在于,所述步骤3中,椭圆形光斑投影的短轴直径大于小圆形光斑的直径。
8.根据权利要求6所述的铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺,其特征在于,第一激光束与第二激光束所组成的平面与工件表面垂直面呈8°夹角,第一激光束与垂直方向呈5°夹角,第二激光束与第一激光束在同一平面内呈45°—50°夹角固定,两激光束在工件表面的作用点和圆辊形工件截面圆心的连线与穿过圆心的垂直轴线夹角6°。
9.一种铜及铜合金表面耐磨耐蚀合金涂层,其特征在于,根据权利要求1-5中任意一项所述的工艺所制备,其中涂层中包含M23C6和M7C3硬质相。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010780619.4A CN111893484B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺及合金涂层 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911407339.2A CN111058035B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺及合金涂层 |
CN202010780619.4A CN111893484B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺及合金涂层 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911407339.2A Division CN111058035B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺及合金涂层 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111893484A true CN111893484A (zh) | 2020-11-06 |
CN111893484B CN111893484B (zh) | 2021-06-29 |
Family
ID=70305202
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010780619.4A Active CN111893484B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺及合金涂层 |
CN201911407339.2A Active CN111058035B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺及合金涂层 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911407339.2A Active CN111058035B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺及合金涂层 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (2) | CN111893484B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112981397A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-06-18 | 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 | 轧辊的激光熔覆方法和装置、存储介质及电子设备 |
CN114226754A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-03-25 | 宜宾上交大新材料研究中心 | 一种浇筑模具端口的加工方法及浇筑模具 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112359354A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-02-12 | 重庆机电增材制造有限公司 | 一种激光熔覆强化泵性密封部件的方法 |
CN112795916A (zh) * | 2021-01-05 | 2021-05-14 | 唐山钢铁集团有限责任公司 | 轧辊阶梯垫的激光熔覆合金粉末及激光熔覆方法 |
CN113388832B (zh) * | 2021-05-24 | 2022-08-12 | 浙江大学 | 一种具有高硬导电表面的铜基复合材料及其激光增材制造方法 |
CN114226734B (zh) * | 2021-12-17 | 2023-07-14 | 北京工商大学 | 增材制造钛合金表面的含铜耐磨涂层及其制备工艺 |
CN114131049B (zh) * | 2021-12-21 | 2023-10-10 | 宜宾上交大新材料研究中心 | 一种铜及铜合金的增材制造方法 |
CN114807818B (zh) * | 2022-05-17 | 2023-09-29 | 中北大学 | 铜合金表面耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层的制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102677046A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-09-19 | 唐山瑞兆激光技术机械修复有限公司 | 轧机牌坊激光熔覆专用复合合金材料 |
CN104264149A (zh) * | 2014-09-18 | 2015-01-07 | 大连理工大学 | 一种激光熔覆过程利用椭圆形均匀光束的预热缓冷方法 |
CN108559996A (zh) * | 2018-03-07 | 2018-09-21 | 河南省煤科院耐磨技术有限公司 | 一种液压支架活柱外表面激光熔覆修复方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4977876B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2012-07-18 | Jfeスチール株式会社 | 母材および溶接部靱性に優れた超高強度高変形能溶接鋼管の製造方法 |
CN102041503B (zh) * | 2009-12-29 | 2012-11-14 | 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 |
CN103774137A (zh) * | 2014-01-17 | 2014-05-07 | 中国科学院半导体研究所 | 采用多激光器进行激光熔覆的方法 |
WO2019151912A1 (en) * | 2018-02-01 | 2019-08-08 | Stjernberg Automation Ab | Methods and systems for coating a surface |
-
2019
- 2019-12-31 CN CN202010780619.4A patent/CN111893484B/zh active Active
- 2019-12-31 CN CN201911407339.2A patent/CN111058035B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102677046A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-09-19 | 唐山瑞兆激光技术机械修复有限公司 | 轧机牌坊激光熔覆专用复合合金材料 |
CN104264149A (zh) * | 2014-09-18 | 2015-01-07 | 大连理工大学 | 一种激光熔覆过程利用椭圆形均匀光束的预热缓冷方法 |
CN108559996A (zh) * | 2018-03-07 | 2018-09-21 | 河南省煤科院耐磨技术有限公司 | 一种液压支架活柱外表面激光熔覆修复方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112981397A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-06-18 | 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 | 轧辊的激光熔覆方法和装置、存储介质及电子设备 |
CN112981397B (zh) * | 2021-05-20 | 2021-10-19 | 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 | 轧辊的激光熔覆方法和装置、存储介质及电子设备 |
CN114226754A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-03-25 | 宜宾上交大新材料研究中心 | 一种浇筑模具端口的加工方法及浇筑模具 |
CN114226754B (zh) * | 2021-12-21 | 2023-12-01 | 宜宾上交大新材料研究中心 | 一种浇筑模具端口的加工方法及浇筑模具 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111058035B (zh) | 2020-09-18 |
CN111893484B (zh) | 2021-06-29 |
CN111058035A (zh) | 2020-04-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111893484B (zh) | 铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺及合金涂层 | |
CN110344056B (zh) | 利用高速激光熔覆技术在铜质基体表面制备熔覆层的工艺 | |
CN110512207B (zh) | 激光制造与再制造结晶器铜板用复合粉末材料及其制造方法 | |
CN100595329C (zh) | 一种冶金铸铁轧辊的表面激光纳米陶瓷合金化处理方法 | |
CN102465294A (zh) | 一种大面积激光熔覆高硬度镍基合金材料的方法 | |
US20080257521A1 (en) | Component of a Steelworks, Such as a Continuous Casting Installation or a Rolling Mill, Method for Producing Such a Component and Installation for Creating or Processing Semifinished Metallic Products | |
CN104195362A (zh) | 一种高硼耐磨蚀合金制备方法 | |
CN103614724A (zh) | 一种连铸结晶器铜板表面金属陶瓷涂层的制备工艺 | |
CN103805934A (zh) | 一种电火花沉积结合等离子熔覆增强金属轧辊表面的方法 | |
US7028748B2 (en) | Cast-rolling plant | |
CN105779861A (zh) | 一种耐磨高钒氮高速钢型钢轧辊及其制造方法 | |
CN104278269A (zh) | 铜结晶器表面强化涂层的制备方法 | |
CN106148876A (zh) | 一种新型的铝合金压铸模具表面强化涂层及其制备方法 | |
CN109440049B (zh) | 一种电弧喷涂与激光重熔复合制备非晶铝涂层的方法 | |
CN103966477B (zh) | 一种耐磨铸球生产模具的表面强化层的制作方法及具有其的模具 | |
CN104525945B (zh) | 一种沉没辊轴套轴瓦的激光3d打印制造方法 | |
CN101942657B (zh) | 液压支架立柱、千斤顶的表面激光熔覆方法 | |
CN110004372B (zh) | 一种耐高温、抗氧化、耐磨冶金辊及其制备方法 | |
CN102676749A (zh) | 一种钢管铸铁轧辊表面激光热处理硬化方法 | |
James | A review of experimental findings in surface preparation for thermal spraying | |
CN112301345A (zh) | 铸钢轧辊用激光熔覆合金粉料及其激光熔覆方法 | |
CN108144990B (zh) | 一种具有高性能抗交变热应力抗辊面裂纹耐磨损纳米涂层的平整机平整辊 | |
JP4093688B2 (ja) | 連続鋳造用鋳型 | |
CN104630768A (zh) | 一种热锻模表面复合强化方法 | |
KR101194459B1 (ko) | 용융 아연도금 욕조 부재용 코팅조성물의 코팅방법 및 코팅부재 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |