CN116732510A - 一种在铝合金表面制备铜基熔覆层的方法及其复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在铝合金表面制备铜基熔覆层的方法及复合材料，所述方法是通过高速激光熔覆技术在铝合金表面制备铜基熔覆层，为了解决该技术问题，采用银基粉末作为过渡层，从而可获得无裂纹的铜基复合熔覆层。本发明由此还可获得一种路合金表面设有铜基熔覆层的复合材料，可提高铝合金的硬度计耐磨性，在工业制造过程中存在广泛的应用。
Description
技术领域
本发明属于金属材料制备工艺，具体涉及一种在铝合金表面制备铜基熔覆层的方法及其复合材料。
背景技术
铝合金具有密度小、比强度高、导电性好、极佳的机械加工性能等优点，因此在各类轻量化需求或导电场合广泛使用。但另一方面，较低的硬度、较差的耐磨性使其在长期使用过程中极易出现接触面磨损的情况。涂层是铝合金表面强化的主要手段，目前人们在铝合金表面制备了多种涂层，一定程度上提高了铝合金的硬度和耐磨性。但Fe基、Ni基、Co基等合金涂层不仅影响铝合金原有的导电性、延展性等优良性能，还极易与铝形成脆性金属间化合物，从而导致涂层开裂失效。
铜合金具有高导电性、优良的延展性和良好的耐磨性的特点，这使得它成为铝合金的理想涂层。然而，脆性的Al-Cu金属间化合物总是导致裂纹。因此，关于大面积的铝合金表面的铜合金涂层的报道很少。
根据现有技术可知，对于铝表面熔覆铜的做法之一是在真空装置里，放置正负两电极，负电极上放置铜片，正电极接地，上面放置铝材。然后密封装置，排出气体，再注入氩气，给两电极之间注入交流电压，就会生成等离子。等离子中的阳离子会在电场的作用下，撞击负极表面的铜片，铜原子就会被撞出来，在动能的作用下向正极的铝材飞去，附着在其表面，形成铜膜。另一种是利用过冷条件下Cu-Co、Cu-Fe等体系发生液相分离来引入含Co、Fe、Si等元素的第二相(硬质相颗粒)进行强化。利用激光熔覆技术在6061铝合金表面制备具有液相分离特点的铜基合金复合涂层，获得了硬质颗粒弥散分布耐磨涂层。在此基础上，通过添加适当比例SiC陶瓷颗粒相，进一步提高了熔覆层的硬度和耐磨损性能。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的是提供一种在铝合金表面制备铜基熔覆层的方法，通过该方法的实施可得到一种铝合金表面设有铜基熔覆层的复合材料，即本发明的第二目的，由此解决铝和铜的激光熔覆问题，并且提高铝合金本身的硬度和耐磨性。
技术方案：一种在铝合金表面制备铜基熔覆层的方法，包括：
预处理：对铝合金表面进行打磨清洁，去除氧化层，包括使用丙酮清洗；
预处理：对铝合金表面进行打磨清洁，去除氧化层，包括使用丙酮清洗；
设置过渡层：采用银基粉末作为过渡层，且进行同轴送粉激光熔覆；
铜基熔覆：采用铜基合金粉末作为表面强化熔覆层，且进行同轴送粉激光熔覆。
进一步的，银基粉末作为过渡层的熔覆激光功率为900-1300W。
进一步的，表面强化熔覆层铜基合金粉末的熔覆激光功率为1100-1500W。
进一步的，铜基熔覆的过程中，光斑为矩形，送粉气体采用氩气，流量8-10L/min，保护气为氩气，流量13-17L/min。优选的，光斑为1.5mm*1.5mm；送粉气体采用氩气，流量9L/min，保护气为氩气，流量15L/min。
进一步的，在铜基熔覆过程中，激光光斑为1.5mm*1.5mm，重叠率为50-75％。
更进一步的，熔覆银层中使用的银材料为银粉，流动性优于30s/50g。
再进一步的，所述的方法包括反复设置过渡层，并在第一次之后的银基粉末熔覆过程中添加铜基合金粉末。
由上述方法实施得到的一种铝合金表面设有铜基熔覆层的板材，所述的板材基板为铝合金材质，基板和铜基熔覆层之间设有过渡层，所述的过渡层分布有Ag元素。
有益效果：本发明通过设置银基粉作为过渡层实现铝合金表面熔覆铜的技术难题，通过该方法的实施，可得到一种全新的铝合金复合金属材料，相比铝合金材料的硬度、耐磨性均有较大的提升，甚者是提供一种新的复合材料可供工业生产制造使用。
附图说明
图1是无银缓冲层和有银缓冲层的铜合金涂层的表面和截面；
图2是本发明所述材料在测试中银缓冲层和铜合金层的元素图谱；
图3是铜合金层的扫描透射电子显微镜(STEM)图像和元素图谱；
图4是Al合金基材、Ag基合金过渡层以及铜基合金熔覆层显微硬度分布情况图。
具体实施方式
为详细说明本发明所公开的技术方案，下面结合说明书附图做进一步的介绍。
首先可知的是铜基合金具有导电性高、延展性优良、耐磨性好的特性，但是Cu仍易与Al形成脆性金属间化合物，因此鲜有Al合金表面熔覆大面积铜合金涂层的报道。目前，国内外学者普遍认为采用梯度涂层的工艺能够有效减少甚至消除裂纹。梯度涂层可以避免材料成分及性能的突变，同时过渡层中的元素会分别向熔覆层及基体中扩散，使基体与熔覆层之间在材料成分和材料性能等方面有一个渐变的过渡区，从而达到缓和热应力、降低裂纹产生机率的目的。本发明的实施例选择面心立方型(FCC)的银基粉末作为过渡层，不仅可与铝合金基材具有较好的结合性能，同时也对抑制铜基涂层中的裂纹产生了较为明显的作用。
首先，本发明提供的是一种在铝合金表面制备铜基熔覆层的方法，其实施包括如下的过程：
预处理：对铝合金表面进行打磨清洁，去除氧化层，包括使用丙酮清洗；
设置过渡层：采用银基粉末作为过渡层，且进行同轴送粉激光熔覆；
铜基熔覆：采用铜基合金粉末作为表面强化熔覆层，且进行同轴送粉激光熔覆。
具体的，实施例采用100mm x100mm x10 mm的铝合金板作为基体材料，使用前打磨清除氧化层，并使用丙酮清洗；选用铜基合金粉末作为超高速激光熔覆涂层；选用Ag基合金粉末作为过渡层。采用同轴送粉高速激光熔覆，光斑采为矩形，送粉气体采用氩气，流量9L/min，保护气采用氩气，流量15L/min；过渡层Ag基合金粉末的熔覆激光功率为1100W，搭接率60％；表面强化镀层铜基合金粉末的熔覆激光功率为1300W，搭接率60％。熔覆后的表面使用丙酮清洁处理，采用金相显微镜对DPT-5渗透探伤后的涂层进行裂纹表征；采用(NikonSMZ25)扫描电镜(SEM)分别对铜基涂层与(Ag+Cu)复合涂层的截面进行微观组织观察；采用能谱仪(EDS)对(Ag+Cu)复合涂层进行面扫描成分分析；采用(Rigaku SmartLab 9KW)X射线衍射仪分析复合涂层中的相组成及结构；采用(FM-ARS900)显微硬度计测试样品熔覆层的显微硬度以表征其宏观性能。
通过高速激光熔覆技术在铝合金表面制备铜基熔覆层，由于铝合金的熔点远低于铜基粉末，及铝元素电负性较强，化学性质活泼，获得铜基涂层的裂纹控制一直具有较大挑战。在本发明中，选用银基粉末作为过渡层，获得了无裂纹的铜基复合熔覆层。在铝合金基体上制造了无裂纹的铜合金涂层，银缓冲层由银固溶体和Ag2Al组成。铜合金涂层中含有12at.％的铝和45at.％的银，这有助于形成铜固溶体和共晶相。共晶相的特点是更细的铜固溶体和更细的银固溶体。银缓冲层不仅阻碍了脆性金属间化合物(IMCs)的形成，而且由于其中间的热膨胀系数(CTE)而降低了热应力。最后，银缓冲层中的银固溶体和铜合金涂层中的铜固溶体的塑性变形也缓解了热应力。所有这三个方面都抑制了裂纹的产生。由于铝固溶体、更细的共晶相内的晶界和共晶相的铜固溶体中的纳米孪生体的强化作用，铜合金涂层的硬度增加到约275HV。熔覆后，使用DPT-5进行渗透检测。用扫描电子显微镜(SEM)(JEOL JSM-7900F)观察其表面和截面。用透射电子显微镜(TEM)(JEOL JEM-2100plus)来生成元素图。用X射线衍射(XRD)(Rigaku Smartlab 9kW)和SAED(选定区域电子衍射)来描述微观结构和成分。用微硬度测试仪(FM-ARS900)来测试微硬度。
(一)铜合金涂层的表面和横截面
结合图1，其中：图1中：(a)无银过渡层铜合金涂层的表面，(b)渗透检测后(a)的表面，图1(c)有银缓冲层的铜合金涂层的表面，图1(d)渗透检测后(c)的表面，图1(e)和图1(a)的铜合金涂层的截面，图1的(f)、图1(d)的铜合金的截面。图1(a)、图1(b)和图1(d)和图1(e)显示了没有和有银缓冲层的铜合金涂层表面。如图1(b)所示，在没有银缓冲层的铜合金涂层上明显观察到裂纹。相反，如图1(e)所示，银缓冲层有效地抑制了裂纹的产生。没有银缓冲层的铜合金涂层的截面图如图1(c)所示。Al-Cu层和铜合金层的Al浓度分别为74at.％和25at.％。界面Al-Cu层内的高铝含量有助于脆性金属间化合物的形成，从而诱发了裂纹的产生。然后，在热应力作用下，裂纹向铜合金涂层扩展。图1(f)显示了带有银缓冲层(厚度大约550μm)的铜合金涂层的横截面。银缓冲层和铜合金涂层的Al浓度分别为24at.％和12at.％。这表明银缓冲层有效地阻碍了Al从基体向铜合金涂层的扩散，然后减少了脆性的Al-Cu金属间化合物的形成。
此外，铜、银和铝的热膨胀系数分别为16.7、19和23.6(10-6-K-1)。Ag适中的热膨胀系数有助于减少Cu/Ag和Ag/Al界面的热应力。因此，铜合金涂层的热应力被降低。
基于上述，银缓冲层通过避免产生脆性的Al-Cu金属间化合物和减少热应力，抑制了铜合金涂层中裂纹的发生。
(二)银缓冲层的微观结构
结合图2，其中图2银缓冲层和铜合金层的元素图谱：图2(a)-图1(c)银缓冲层的TEM图像和元素图谱，(d)银缓冲层的XRD图案，(e)银固溶体中的孪晶。图2(a)中显示了银缓冲层的TEM图像。图2(b)和(c)中显示了指定区域的元素图，其中观察到了富铝相和富银相。图2(d)所示的银缓冲层的XRD图案表明，其主要内容是Ag2 Al和Ag固溶体。因此，富Ag相和富Al相分别是Ag固溶体和Ag2Al。具体来说，在图2(e)中观察到Ag固溶体中的孪晶的微观结构，这是FCC型Ag固溶体的塑性变形的结果。由于这种塑性变形，银缓冲层减少了热应力。
(三)铜合金层的微观结构
图3(a)-(d)显示了铜合金层的STEM图像和元素图，可观察到其中富含初生铜固溶体和富银共晶相为主要构成。共晶区的STEM图像和元素图显示在图3(e)-(h)中，并标出了其中富Ag区域和(Cu,Al)富集区域。图3(i)中所示的富铜区的SAED图像显示在图3(j)中。可以看出，主要的富铜区是FCC型铜固溶体。图3(k)中所示区域的SAED图像显示在图3(l)中。可以得出结论，Ag富集区域是FCC型银固溶体。(Cu,Al)富集区域是FCC型铜固溶体。图3(m)和(n)显示了纳米孪晶和孪生体边界(TBs)的HRTEM图像。这表明在共晶相的铜固溶体中发生了孪生转化。
从铜合金层的相构成来看，可以得出冷却阶段的相变：初生铜固溶体首先从液体中析出，随后残余液体在大约780℃时发生共晶转变，成为共晶相。另外，在冷却阶段，由于体积收缩，产生了热应力。有了少量的Al元素，铜固溶体的堆积断层能(SFE)减少，使孪晶转化更易发生。由于拉伸热应力的作用，纳米孪晶发生塑性变形，降低了铜合金层的应力，进一步减少了裂纹的倾向。
图3(a)-(d)铜合金层的STEM图像和元素图，(e)-(h)为铜合金层中共晶相的STEM图像和元素图，(i)为铜合金层的TEM图像，(j)为富铜区的SAED图案，(k)为共晶区的TEM图像，(l)为(k)中所标示区域的SAED图案，(m)和(n)为(k)中所标示区域的HRTEM图像。
(四)带有银缓冲层的铜合金涂层的硬度
带有银缓冲层的铜合金涂层的硬度分布如图4所示。作为对比，Al和Ag的硬度分别约为60HV和50HV。
银缓冲层达到了150HV的较高硬度，这依赖于Ag2Al金属间化合物。而铜合金层达到了更高的硬度275HV，这应该归功于以下三个部分：第一是Al元素均匀分布在初级铜固溶体和共晶相中作为强化相；第二是在共晶相中存在尺寸更小的银固溶体和铜固溶体，如图3(e)和(k)所示，提供了更多的晶界，阻碍了位错运动，加强了共晶相；最后，如图3(m)和(n)所示，铜固溶体中的纳米孪晶也加强了共晶相。
本发明通过添加银缓冲层来抑制裂纹，在铝基材上成功制备了无裂纹的铜基合金涂层。其主要机制是，银过渡层的存在阻止了Al元素扩散到表面涂层，抑制脆性IMC的产生而避免了裂纹的产生。其次，由于银过渡层的热膨胀系数处于铝合金基材和铜基熔覆层之间，减少了熔覆过程中产生的拉应力。最后，银过渡层通过其微观结构的塑性变形缓解了内应力。此外，由于本发明所述熔覆工艺所产生的特殊微观结构，表面铜基合金涂层的硬度为275HV，比铝基材的硬度高3倍。
Claims (8)
1.一种在铝合金表面制备铜基熔覆层的方法，其特征在于，包括：
预处理：对铝合金表面进行打磨清洁，去除氧化层，包括使用丙酮清洗；
设置过渡层：采用银基粉末作为过渡层，且进行同轴送粉激光熔覆；
铜基熔覆：采用铜基合金粉末作为表面强化熔覆层，且进行同轴送粉激光熔覆。
2.根据权利要求1所述的在铝合金表面制备铜基熔覆层的方法，其特征在于：银基粉末作为过渡层的熔覆激光功率为900-1100W。
3.根据权利要求1所述的在铝合金表面制备铜基熔覆层的方法，其特征在于：表面强化熔覆层铜基合金粉末的熔覆激光功率为1100-1300W。
4.根据权利要求1或3所述的在铝合金表面制备铜基熔覆层的方法，其特征在于：熔覆的过程中，光斑为矩形，送粉气体采用氩气，流量8-10L/min，保护气为氩气，流量13-17L/min。
5.根据权利要求1所述的在铝合金表面制备铜基熔覆层的方法，其特征在于：熔覆银过渡层中使用的银材料为银粉，流动性优于30s/50g。
6.根据权利要求1所述的在铝合金表面制备铜基熔覆层的方法，其特征在于：在熔覆过程中，激光光斑为1.5mm*1.5mm，重叠率为50-75％。
7.根据权利要求1所述的在铝合金表面制备铜基熔覆层的方法，其特征在于：所述的方法包括反复设置过渡层，包括在第一次之后的银基粉末熔覆过程中添加铜基合金粉末。
8.实施如权利要求1所述方法制备得到的一种铝合金表面设有铜基熔覆层的复合材料，其特征在于：所述复合材料基板为6系铝合金，基板和铜基熔覆层之间设有过渡层，所述的过渡层分布有银元素。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101012561A (zh) * | 2007-02-01 | 2007-08-08 | 天津工业大学 | 一种激光熔覆铝合金表面强化方法 |
| CN103993201A (zh) * | 2014-05-05 | 2014-08-20 | 江苏科技大学 | 一种用于制备镍基非晶复合涂层的合金粉末及其制备方法 |
| CN104955612A (zh) * | 2013-01-31 | 2015-09-30 | 西门子能量股份有限公司 | 使用焊剂的超级合金的激光重熔修复方法 |
| CN107761094A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-03-06 | 桂林电子科技大学 | 一种在铝合金表面上采用复合工艺制备梯度结构熔覆层的方法 |
| JP6440340B1 (ja) * | 2018-03-19 | 2018-12-19 | 株式会社ディ・ビー・シー・システム研究所 | 処理機器およびその製造方法ならびに構造体およびその製造方法 |
| CN109290573A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-02-01 | 扬州航飞精密机电有限公司 | 一种激光增材制造铝铜复合制件的方法 |
| CN109778180A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-21 | 上海乾岳投资管理有限公司 | 一种控制铜渗透裂纹产生的激光熔覆方法 |
| CN110144582A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-08-20 | 西安交通大学 | 一种用于制备结晶器或风口的金属基材料及其制备方法 |
| CN114196951A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-18 | 成都青石激光科技有限公司 | 一种tc4钛合金表面强化方法 |
-
2023
- 2023-06-08 CN CN202310672162.9A patent/CN116732510B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101012561A (zh) * | 2007-02-01 | 2007-08-08 | 天津工业大学 | 一种激光熔覆铝合金表面强化方法 |
| CN104955612A (zh) * | 2013-01-31 | 2015-09-30 | 西门子能量股份有限公司 | 使用焊剂的超级合金的激光重熔修复方法 |
| CN103993201A (zh) * | 2014-05-05 | 2014-08-20 | 江苏科技大学 | 一种用于制备镍基非晶复合涂层的合金粉末及其制备方法 |
| CN107761094A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-03-06 | 桂林电子科技大学 | 一种在铝合金表面上采用复合工艺制备梯度结构熔覆层的方法 |
| JP6440340B1 (ja) * | 2018-03-19 | 2018-12-19 | 株式会社ディ・ビー・シー・システム研究所 | 処理機器およびその製造方法ならびに構造体およびその製造方法 |
| CN109290573A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-02-01 | 扬州航飞精密机电有限公司 | 一种激光增材制造铝铜复合制件的方法 |
| CN109778180A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-21 | 上海乾岳投资管理有限公司 | 一种控制铜渗透裂纹产生的激光熔覆方法 |
| CN110144582A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-08-20 | 西安交通大学 | 一种用于制备结晶器或风口的金属基材料及其制备方法 |
| CN114196951A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-18 | 成都青石激光科技有限公司 | 一种tc4钛合金表面强化方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| YAJUAN JIN等: "Microstructure and Mechanical Properties of Plasma Arc Brazed AISI 304L Stainless Steel and Galvanized Steel Plates", 《ASM INTERNATIONAL》, 3 March 2016 (2016-03-03) * |
| 刘丙霖: "高铌钛铝合金球形粉末的制造及其选区激光熔化成型研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》, 31 December 2021 (2021-12-31) * |
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