CN114807818B - 铜合金表面耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层的制备方法 - Google Patents

铜合金表面耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铜合金表面耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层的制备方法，是以70～90wt.% Cu粉末、2～8wt.% Ni粉末、2～8wt.% Si粉末、5～15wt.% TiB2陶瓷粉末和0.1～0.5wt.% La粉末混合制成喷涂粉末，以火焰喷涂方式喷涂到铜合金基体表面形成涂层，再采用激光重熔方式对涂层进行重熔处理得到少或无气孔裂纹、组织致密、晶粒细小的熔覆涂层，最后对熔覆涂层进行人工时效处理，制备得到铜合金表面耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层。本发明通过多重技术的结合，实现了熔覆涂层的良好致密性及TiB2在涂层中的均匀分布，获得了高硬度、高抗拉强度以及良好导电性的陶瓷金属熔覆涂层。

Description

铜合金表面耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层的制备方法
技术领域
本发明属于合金表面复合涂层制备技术领域，涉及一种在铜合金表面涂覆陶瓷金属复合涂层的方法，特别是涉及一种火焰喷涂/激光熔覆技术相结合在铜合金表面制备导电耐磨熔覆涂层的方法。
背景技术
铜及其合金广泛应用于电子、电气、交通运输、国防军工等领域，是重要的基础材料之一。工程部件对铜合金的性能需求是推动铜合金不断发展的关键因素。
纯铜是除银之外导电性和导热性最好的金属材料，但纯铜的强度较低，仅为230～290MPa，难以满足工程部件的性能要求。
强度和导电性本质上是相互矛盾的，任何提高铜合金强度的方法都会不可避免地对自由电子造成散射，从而降低铜合金的导电性能。因此，协同调控强度和导电性的关系，就成为高性能铜合金制备的重要研究课题。
Cu-Ni-Si系列合金是高强度时效强化型合金。一般来说，电导率高则强度低，强度高则电导率很难提高，而Cu-Ni-Si合金以强度高、电导率高、焊接性好和易熔炼等特性备受关注。
陶瓷金属复合材料具有金属较高的塑形、韧性和较高的导电、导热性能，又兼具陶瓷材料的超高硬度和优异的耐磨损性能，是一种综合性能优异的工程结构材料，被广泛应用于工业生产中。
庄乔乔(铜合金表面激光熔覆Ni-Ti-Si涂层微观组织及耐磨性能[J]. 中国激光,2017, 44(11): 57-63.)在T2纯铜表面制备了Ni-15Ti-15Si涂层，虽然提高了铜合金的硬度和耐磨性，但大量合金元素加入引起的晶格畸变会造成电子散射，从而降低涂层的导电性。
根据导电理论，第二相复合强化铜基材料对导电性能的影响应远小于合金化，颗粒增强铜基复合材料比铜合金具有更好的比强度以及高温性能。TiB2具有高熔点、高硬度(30GPa)、化学稳定性好以及良好的电性能等优点，成为了颗粒增强铜基复合材料的研究热点。
TiB2颗粒的存在及其与铜基体的良好界面结合，能够使合金的耐磨性显著提高。
房刘杨(铜合金表面激光熔覆TiB2增强镍基梯度涂层[J]. 中国激光, 2017, 44(08): 96-103.)以铝包镍复合粉末(KF-6)和TiB2为熔覆材料，利用激光熔覆技术在铜合金(Cr-Zr-Cu)表面制备出了以KF-6为过渡层，TiB2增强镍基复合涂层为强化层的梯度涂层，磨损量约为铜合金基体的1/6。虽然TiB2增强镍基梯度涂层的硬度和耐磨性较铜合金有了较大的提高，但是TiB2颗粒的高表面能会导致固化后TiB2颗粒产生严重的团聚现象，造成电子散射降低导电性。而且，由于TiB2分布的不均匀，降低了一定的机械性能。
在此基础上，通过在合金中添加少量La元素，可以促进TiB2颗粒的分布更均匀，并有助于去除不需要的溶液原子，使复合材料的电导率显着增加，由此改善合金的导电性。
发明内容
本发明的目的是提供一种铜合金表面耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层的制备方法，以使熔覆涂层在保持一定导电性的条件下，具备较好的硬度和耐磨性。
本发明所述铜合金表面耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层的制备方法是以70～90wt.%Cu粉末、2～8wt.% Ni粉末、2～8wt.% Si粉末、5～15wt.% TiB2陶瓷粉末和0.1～0.5wt.%La粉末混合制成喷涂粉末，采用火焰喷涂方式喷涂到铜合金基体表面形成涂层，再采用激光重熔方式对涂层进行重熔处理得到致密的熔覆涂层，最后对熔覆涂层进行人工时效处理，制备得到铜合金表面耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层。
本发明所述的方法实际上是利用了Cu、Ni、Si粉末与TiB2颗粒结合，通过火焰喷涂/激光重熔获得含有TiB2颗粒的无孔洞、裂纹，晶粒细小的致密的涂层结构，并通过人工时效处理，让涂层中的δ-Ni2Si相与SiO2等硬质相析出，提高涂层的导电性与耐磨性，而La的加入有利于减少TiB2的团聚现象，有效地使TiB2在涂层中更加均匀的分布，使熔覆涂层在保持一定导电性的条件下具备较好的硬度和耐磨性。
如果只通过单一的激光熔覆方式进行涂层制备，则由于铜合金对激光的吸收率低，需要采用较高的激光功率才能制备涂层，会导致涂层的稀释率变大，并使涂层产生开裂，不能很好地将涂层制备到基体表面。而不对涂层进行人工时效处理，则不能使所制备涂层获得良好的导电性。
具体地，本发明用于制备所述喷涂粉末的材料中，优选所述Cu粉末、Ni粉末、Si粉末、TiB2陶瓷粉末和La粉末的粒度为200～350目。
更具体地，本发明所述的喷涂粉末是将上述各种材料在球磨机中充分混合，并将混合后的粉末加热至80～100℃真空干燥1～2h后自然冷却得到的。
优选地，所述球磨机中的混合时间应不少于2h。
进一步地，本发明是以压缩空气作为送粉载气，以O2和C2H2为火焰热源，采用火焰喷涂方式，将喷涂粉末以150～200mm的喷涂距离、60～90°的喷涂角度喷涂到铜合金基体表面形成涂层。
更进一步地，本发明是将所述喷涂粉末喷涂在铜合金基体表面形成厚度1～3mm的涂层。
更进一步地，本发明优选所述送粉载气的流量为0.8～1.0kg/h，O2压力0.8MPa、C2H2压力0.11～0.14MPa。
进一步地，本发明是以功率1400～2000W的激光对涂层进行重熔处理以得到致密熔覆涂层的。
更进一步地，重熔处理过程中，优选设置所述激光的光斑直径为4mm，扫描速度5～9mm/s。
进一步地，本发明针对熔覆涂层的人工时效处理是在惰性气体环境下的450～470℃高温中保温处理后，于冷水中冷却。
更进一步地，所述人工时效处理的高温保温时间为3～4h。
优选地，所述的惰性气体为氩气或氮气。
本发明所述的铜合金表面耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层的制备方法中，还包括火焰喷涂处理前对铜合金基体表面进行预处理。
本发明对铜合金基体表面进行的预处理为常规方式，包括表面进行打磨以除去表面的氧化层及杂质，并用酒精和/或丙酮进行清洗干燥。
铜合金表面耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层性能提高的原因极为复杂。一方面，均匀分布的TiB2、SiO2陶瓷强化相及金属硅化物δ-Ni2Si分布于铜合金表面的熔覆涂层中，起到弥散强化的作用。另一方面，在熔覆涂层的凝固过程中，TiB2粒子在柱状晶生长的过程中起到某些钉扎作用，使涂层的晶界增加，晶粒得到细化，La能有效细化铸态Cu-TiB2的微观组织，提高涂层的硬度和导电性，使涂层具有良好的耐磨擦磨损性能。
通过火焰喷涂方式获得的涂层近似呈层状结构，层间结合不致密，涂层中有部分未熔颗粒，并有少量孔洞及裂纹出现，涂层与基体之间的界面清晰可见，表明涂层与基体之间为机械结合。对其进行激光重熔处理后，火焰喷涂涂层形貌完全消失，形成了激光作用下的典型组织，包括表面涂层熔覆区、界面和热影响区及铜合金基体3个区域，熔覆区呈枝晶形貌，组织细小均匀，无裂纹、孔洞等缺陷，与基体呈冶金结合。
激光重熔处理后，激光的快速加热和快速冷却使得涂层组织细化，同时还可以使Si原子熔入Ni固溶体中，而Si与Ni原子的尺寸相差较大，产生晶格畸变，具有强烈的固溶强化作用。但是，过度的晶格畸变会导致涂层导电率的下降。
本发明经过人工时效处理后得到的CuNiSi/TiB2凃层的硬度与电导率均显著提高。试验结果显示，人工时效处理使得涂层的硬度平均提高了100～120HV。这归因于过饱和固溶体的基体中δ-Ni2Si相的析出，使得合金的晶格畸变程度下降，减少了对自由电子的散射作用，因此电导率也能显著提高，并产生共格应力，阻碍了位错的运动并使涂层的硬度提高。激光重熔处理使得耐磨性提高的主要原因在于涂层中的细小TiB2相起到了很好的强化作用，熔覆层材料在摩损过程中表面或表层产生的位错运动和裂纹扩展受阻，从而导致材料表面不易变形。
本发明将Cu粉末、Ni粉末、Si粉末、TiB2粉末La粉末机械混合后，通过火焰喷涂/激光重熔技术在铜合金表面获得了金属陶瓷复合涂层，并通过对所制备涂层进行人工时效处理，提高了其的耐磨性和导电性。混合粉末中的La元素可以有效地改善夹杂物的存在形式和分布，促进了TiB2颗粒的均匀分布并改善了合金的导电性，减少了其弱化晶界的可能，减少了承受载荷时沿晶界开裂的几率，因而提高了涂层的耐磨性。经测试，本发明制备耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层的硬度达到了370～390HV，导电率达到45%IACS以上。
附图说明
图1是火焰喷涂形成涂层的微观结构图。
图2是激光重熔后熔覆涂层的微观结构图。
图3是人工时效处理后耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层的微观结构图。
图4是不同实施例与比较例制备耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层的硬度分布曲线。
图5是不同实施例与比较例制备耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层的导电率对比图。
图6是不同实施例与比较例制备耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层的磨损率对比图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，从而使本领域技术人员能很好地理解和利用本发明，而不是限制本发明的保护范围。
本发明实施例和比较例中涉及到的实验方法、生产工艺、仪器以及设备，其名称和简称均属于本领域内常规的名称，在相关用途领域内均非常清楚明确，本领域内技术人员能够根据该名称理解常规工艺步骤并应用相应的设备，按照常规条件或制造商建议的条件进行实施。
本发明实施例和比较例中使用的各种原料或试剂，并没有来源上的特殊限制，均为可以通过市售购买获得的常规产品。也可以按照本领域技术人员熟知的常规方法进行制备。
实施例1。
分别称取粒度为200～325目的Cu粉末92g、Ni粉末6g、Si粉末6g、TiB2陶瓷粉末15g、La粉末0.5g，加入球磨机中混合2h后，取出，在80℃真空环境下干燥1h，自然冷却得到喷涂粉末。
取规格20×20×10mm的铜合金试样，以180目金相砂纸将表面进行粗磨处理，再用丙酮清洗除去油污，拭净，以酒精擦拭后吹干，得到预处理的铜合金基体材料。
将预处理的铜合金基体材料置于工作台上，喷涂粉末置于送粉器中，以压缩空气作为送粉载气，O2和C2H2为火焰热源，设置火焰喷涂工艺参数为：送粉载气流量0.8kg/h，喷涂距离170mm，喷涂角度90°，O2压力0.8MPa，C2H2压力0.11MPa，将喷涂粉末采用火焰喷涂方式喷涂到铜合金基体表面，形成厚度为2mm的涂层。
通过火焰喷涂获得涂层的微观结构如图1所示，近似层状结构，层间结合不致密，涂层中有部分未熔颗粒，并有少量孔洞及裂纹出现，涂层与基体之间的界面清晰可见，表明涂层与基体之间为机械结合。
待喷涂涂层的铜合金基体冷却后，转移至激光加工工作台上，设置激光重熔工艺参数为：激光功率2000W，焦距400mm，光斑直径4mm，扫描速度6mm/s，搭接率40%，在惰性气体保护下对涂层进行激光扫描，使涂层重熔生成与基体冶金结合的致密的熔覆涂层。
从图2的熔覆涂层微观结构图，包括a)以及b)的局部放大图可以看出，激光重熔处理后，火焰喷涂涂层的形貌完全消失，形成了激光作用下的典型组织，包括表面涂层熔覆区、界面和热影响区及铜合金基体3个区域，熔覆区呈枝晶形貌，组织细小均匀，无裂纹、孔洞等缺陷，涂层与基体呈冶金结合。
最后，在热处理炉中对得到的熔覆涂层进行人工时效处理。
将形成熔覆涂层的铜合金试样放入石英管中，抽真空至3.0Í10-3Pa以下，用高纯氩气多次清洗，再充入约5Í103Pa的氩气，将石英管密封，放入热处理炉中，升温至450℃进行人工时效处理4h。时效结束后，将试样放入冷水中进行水冷处理，最终制备得到铜合金表面耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层。
经人工时效处理后的凃层微观结构如图3所示。涂层中过饱和固溶体的δ-Ni2Si相与TiB2析出，并产生共格应力，阻碍了位错的运动；涂层中细小的TiB2相起到了很好的强化作用。
实施例2。
分别称取粒度为200～325目的Cu粉末79g、Ni粉末5g、Si粉末4g、TiB2陶瓷粉末12g、La粉末0.4g，加入球磨机中混合2h后，取出，在80℃真空环境下干燥1h，自然冷却得到喷涂粉末。
取规格20×20×10mm的铜合金试样，以180目金相砂纸将表面进行粗磨处理，再用丙酮清洗除去油污，拭净，以酒精擦拭后吹干，得到预处理的铜合金基体材料。
将预处理的铜合金基体材料置于工作台上，喷涂粉末置于送粉器中，以压缩空气作为送粉载气，O2和C2H2为火焰热源，设置火焰喷涂工艺参数为：送粉载气流量1.0kg/h，喷涂距离170mm，喷涂角度90°，O2压力0.8MPa，C2H2压力0.13MPa，将喷涂粉末采用火焰喷涂方式喷涂到铜合金基体表面，形成厚度为2mm的涂层。
待喷涂涂层的铜合金基体冷却后，转移至激光加工工作台上，设置激光重熔工艺参数为：激光功率2400W，焦距400mm，光斑直径4mm，扫描速度9mm/s，搭接率40%，在惰性气体保护下对涂层进行激光扫描，使涂层重熔生成与基体冶金结合的致密的熔覆涂层。
将形成熔覆涂层的铜合金试样放入石英管中，抽真空至3.0Í10-3Pa以下，用高纯氩气多次清洗，再充入约5Í103Pa的氩气，将石英管密封，放入热处理炉中，升温至450℃进行人工时效处理4h。时效结束后，将试样放入冷水中进行水冷处理，最终制备得到铜合金表面耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层。
实施例3。
分别称取粒度为200～325目的Cu粉末184g、Ni粉末8g、Si粉末6g、TiB2陶瓷粉末24g、La粉末1g，加入球磨机中混合2h后，取出，在80℃真空环境下干燥1h，自然冷却得到喷涂粉末。
取规格20×20×10mm的铜合金试样，以180目金相砂纸将表面进行粗磨处理，再用丙酮清洗除去油污，拭净，以酒精擦拭后吹干，得到预处理的铜合金基体材料。
将预处理的铜合金基体材料置于工作台上，喷涂粉末置于送粉器中，以压缩空气作为送粉载气，O2和C2H2为火焰热源，设置火焰喷涂工艺参数为：送粉载气流量1.0kg/h，喷涂距离180mm，喷涂角度90°，O2压力0.8MPa，C2H2压力0.13MPa，将喷涂粉末采用火焰喷涂方式喷涂到铜合金基体表面，形成厚度为2mm的涂层。
待喷涂涂层的铜合金基体冷却后，转移至激光加工工作台上，设置激光重熔工艺参数为：激光功率2400W，焦距400mm，光斑直径4mm，扫描速度9mm/s，搭接率40%，在惰性气体保护下对涂层进行激光扫描，使涂层重熔生成与基体冶金结合的致密的熔覆涂层。
将形成熔覆涂层的铜合金试样放入石英管中，抽真空至3.0Í10-3Pa以下，用高纯氩气多次清洗，再充入约5Í103Pa的氩气，将石英管密封，放入热处理炉中，升温至460℃进行人工时效处理3.5h。时效结束后，将试样放入冷水中进行水冷处理，最终制备得到铜合金表面耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层。
比较例1。
分别称取粒度为200～325目的Cu粉末92g、Ni粉末6g、Si粉末6g、TiB2陶瓷粉末15g、La粉末0.5g，加入球磨机中混合2h后，取出，在80℃真空环境下干燥1h，自然冷却得到喷涂粉末。
取实施例1中得到的预处理的铜合金基体材料，不进行火焰喷涂操作工序，直接将喷涂粉末铺覆在铜合金基体材料表面，按照实施例1中的激光熔覆工艺参数进行熔覆处理形成与基体冶金结合的熔覆涂层，待熔覆涂层冷却后，继续按照实施例1中的人工时效处理工序，在热处理炉中对熔覆涂层进行人工时效处理。
比较例2。
分别称取粒度为200～325目的Cu粉末92g、Ni粉末6g、Si粉末6g、TiB2陶瓷粉末15g，加入球磨机中混合2h后，取出，在80℃真空环境下干燥1h，自然冷却得到喷涂粉末。
取实施例1中得到的预处理的铜合金基体材料，按照实施例1中的火焰喷涂工艺参数和激光重熔工艺参数，将喷涂粉末喷涂在铜合金基体材料表面形成涂层，并进行激光重熔处理形成与基体冶金结合的熔覆涂层，继续按照实施例1中的人工时效处理工序，在热处理炉中对熔覆涂层进行人工时效处理。
比较例3。
分别称取粒度为200～325目的Cu粉末92g、Ni粉末6g、Si粉末6g、TiB2陶瓷粉末15g、La粉0.5g，加入球磨机中混合2h后，取出，在80℃真空环境下干燥1h，自然冷却得到喷涂粉末。
取实施例1中得到的预处理的铜合金基体材料，按照实施例1中的火焰喷涂工艺参数和激光重熔工艺参数，将喷涂粉末喷涂在铜合金基体材料表面形成涂层，并进行激光重熔处理形成与基体冶金结合的熔覆涂层，不进行人工时效处理。
比较例4。
分别称取粒度为200～325目的Cu粉末74g、Ni粉末4g、Si粉末2g，加入球磨机中混合2h后，取出，在80℃真空环境下干燥1h，自然冷却得到喷涂粉末。
取实施例1中得到的预处理的铜合金基体材料，按照实施例1中的火焰喷涂工艺参数和激光重熔工艺参数，将喷涂粉末喷涂在铜合金基体材料表面形成涂层，并进行激光重熔处理形成与基体冶金结合的熔覆涂层，继续按照实施例1中的人工时效处理工序，在热处理炉中对熔覆涂层进行人工时效处理。
应用例。
针对上述实施例1～3和比较例1～4最终形成的涂层，将涂层进行打磨、抛光后，进行涂层性能的表征与测试。
涂层打磨时，使用200#～1200#的砂纸循序渐进地垂直交叉进行磨制，然后用粒度1.5的人造金刚石研磨膏进行抛光，直至涂层表面光滑如镜面。
选用HVS-1000显微维氏硬度计，对不同涂层进行显微测量。加载载荷为100g，保持时间为10s，沿着涂层深度方向每隔0.2mm打点，水平方向打四个点，取平均值，得到图4所示的沿涂层深度方向的硬度分布曲线图。
从图4的硬度分布曲线可以看出，涂层硬度从1.6mm开始下降，降至2mm后保持不变，说明熔覆涂层的厚度约为2mm，2mm后进入到铜合金基体中，且大部分熔覆涂层的硬度均明显大于铜合金基体。
根据硬度分布曲线还可以看出，实施例1～3获得熔覆涂层的硬度最高，分别分布在375～390HV0.2、377～378HV0.2和374～382HV0.2之间。
由于比较例1未采用火焰喷涂工艺，只采用了单一的激光熔覆工艺，其制备的熔覆涂层存在气孔等缺陷，而比较例2的喷涂粉末中未添加La粉，其熔覆涂层中的TiB2发生团聚现象，使涂层产生气孔缺陷导致硬度降低，因此根据测试可知其熔覆涂层硬度分别分布在351～359HV0.2和328～334HV0.2之间，明显小于实施例1～3的熔覆涂层硬度。
比较例3未对涂层进行人工时效处理，Ni2Si等硬质相未生成或少量生成，使得其综合性能未能达到最佳，因此其熔覆涂层硬度仅分布在298～305HV0.2之间，显著低于各实施例和比较例1、2的熔覆涂层硬度。同时，由于比较例3未进行人工时效处理，其铜合金基体的硬度主要在112HV0.2左右，也明显小于人工时效处理后的铜合金基体硬度148HV0.2。
比较例4采用普通的Cu-Ni-Si合金制备熔覆涂层，未添加TiB2陶瓷粉末，导致其强度硬度较低，涂层硬度分布在145～153HV0.2之间，与铜合金基体的硬度无明显区别。
采用四探针法测试各实施例和比较例制备熔覆涂层的电阻率。
将测试材料用砂纸打磨平整，超声波清洗机清洗、干燥后，室温下对同一测试材料的不同位置进行多次测量。
每次测量设置输出不同的电流值，记录每次测量值，利用ρ=6.28(U/I)×10-6Ω∙m求出电阻率，其中U为电压值(mv)，I为电流值(A)；再以公式%IACS=ρCu/ρ，ρCu=1.724×10-8Ω∙m计算出测试材料的导电率。
从图5的导电率曲线看出，实施例1～3熔覆涂层的导电率分别为49%IACS、46%IACS和48%IACS；而比较例1～4熔覆涂层的导电率分别为38%IACS、31%IACS、35%IACS和52%IACS。其中，比较例1由于涂层结构不致密，存在结构缺陷，导致其导电率低于实施例1～3；而比较例2中TiB2粒子发生团聚作用增大了对电子的散射作用，导致其的导电率最低；比较例3未对涂层进行人工时效处理，涂层中的固溶元素含量高，对电子散射作用大，导致其导电率也不高且均低于实施例1～3。比较例4中由于未添加陶瓷颗粒，使得其的导电率反而高于实施例1～3和比较例1～3。
摩擦磨损实验在HSR-2M型往复式干摩擦磨损试验机上进行。
实验选用直径为0.4mm的Si3N4陶瓷球作为摩擦副，电机转速500r/min，磨损时间30min，往复距离5mm，试验载荷10N。需磨损试样的上下两平面光滑平行，并用超声波清洗。实验完成后，使用MT-500型探针式材料表面磨痕测量仪测量磨损率，磨损率越小表明涂熔覆层的耐磨性越好，磨损率结果如图6所示。
从图6中可以看出，实施例1～3制备熔覆涂层的磨损率大致相同，且均高于比较例1～4和铜合金基体。
比较例1的涂层质量不佳、有气孔等缺陷导致了其耐磨性不如实施例；比较例2中陶瓷粉末的分布不均匀使其耐磨性相比于实施例略差；比较例3未进行人工时效处理，涂层中未产生固溶强化，导致其耐磨性较差且次于比较例1和2；由于未在比较例4中添加陶瓷粉末强化相，其耐磨性最差，接近铜合金基体材料。
上述性能测试结果显示，各比较例的耐磨性、硬度和电导率均明显劣于实施例。由此证明了火焰喷涂+激光重熔技术相比单一的激光熔覆技术能更好地在铜合金基体表面制备致密且少缺陷的涂层；而La粉末可以减少TiB2的团聚作用，使TiB2可以在熔覆涂层中均匀分布；人工时效处理后过饱和固溶体基体中硬质相的析出也减少了对自由电子的散射作用，导致导电性和硬度的提高。
本发明以上实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制本发明仅为以上所述实施例。本领域普通技术人员在不脱离本发明原理和宗旨的情况下，针对这些实施例进行的各种变化、修改、替换和变型，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铜合金表面耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层的制备方法，是以70～90wt.% Cu粉末、2～8wt.% Ni粉末、2～8wt.% Si粉末、5～15wt.% TiB2陶瓷粉末和0.1～0.5wt.% La粉末混合制成喷涂粉末，采用火焰喷涂方式喷涂到铜合金基体表面形成涂层，再采用激光重熔方式对涂层进行重熔处理得到致密的熔覆涂层，最后对熔覆涂层进行人工时效处理，制备得到铜合金表面耐磨导电陶瓷金属熔覆涂层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述Cu粉末、Ni粉末、Si粉末、TiB2陶瓷粉末和La粉末的粒度为200～350目。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是将各种粉末在球磨机中充分混合不少于2h，加热至80～100℃真空干燥1～2h，自然冷却得到所述喷涂粉末。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述火焰喷涂是以压缩空气作为送粉载气，O2和C2H2为火焰热源，将喷涂粉末以150～200mm的喷涂距离、60～90°的喷涂角度喷涂到铜合金基体表面形成涂层。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是将所述喷涂粉末喷涂在铜合金基体表面形成厚度1～3mm的涂层。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述激光重熔处理的激光功率1400～2000W，激光光斑直径4mm，扫描速度5～9mm/s。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述的人工时效处理是在惰性气体环境下的450～470℃高温中保温处理后，于冷水中冷却。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征是高温保温处理时间为3～4h。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征是所述的惰性气体为氩气或氮气。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是在火焰喷涂处理前对铜合金基体表面进行预处理，包括进行表面打磨和用酒精和/或丙酮进行清洗并干燥。
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