[发明专利]以压片法预置粉末进行激光熔覆得到涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械零件表面处理方法，尤其是一种利用粉末为原料进行激光重融得到表面涂层的方法，具体地说是一种以压片法预置粉末进行激光熔覆得到涂层的方法。

背景技术

自1974年Gnanamuthu提出申请了激光熔覆一层金属于金属基体的熔覆方法专利之后，激光熔覆技术在短短的30多年内发展非常迅速，已成为制备高性能涂层的主流技术之一。

激光熔覆材料通常是以单质元素或化合物制成的粉末(以下简称粉末)直接引入激光熔池，一般采用预置和送粉两种方式。其中，预置式激光熔覆是先将要添加的熔覆粉末置于基材被强化的表面部位，然后再用激光照射熔化，使其熔覆于基材表面形成涂层。激光熔覆技术常用的粉末预置方法主要包括热喷涂法和化学粘结法。其中，热喷涂法，主要有火焰喷涂和等离子喷涂；化学粘结法，则是采用粘结剂将粉末制成膏状涂覆于基材表面。

众所周知，热喷涂法在预置粉末的过程中除需要专用的喷涂设备外，其粉末的损失量很大(约为30％～40％)，此外该方法对粉末粒度等方面的要求较高，例如粉末若过细则会堵塞喷嘴等等；对于化学粘接法而言，由于使用了各种粘结剂，尽管采取了如干燥等一些措施，但在激光熔覆的过程中还是极易产生气孔等缺陷，同时粘结剂的加入对熔覆层成分也会产生不同程度的不利影响。由此可见，粉末预置处理对提高激光熔覆质量至关重要，它直接影响了最终涂层的性能和质量，而据申请人所知，目前人们对于提高激光熔覆涂层质量措施的原理大多侧重于温度场之类的研究方面而忽略了粉末预置对于提高涂层质量、降低制造成本的作用。到目前为止，尚未得到一种粉末利用率高、对粉末粒度等方面的适应性强、预置时不引入杂质元素的可用于激光熔覆的粉末预置方法可供推广，无法适应激光熔覆技术的快速发展，并在一定程度上制约了激光熔覆技术的进步。

发明内容

本发明的目的是针对现有的用于激光熔覆中因未重视粉末预置而造成浪费大、涂层质量不高的问题，发明一种可供推广的粉末利用率高、对粉末粒度适应性强、预置时不会引入杂质元素的以压片法预置粉末进行激光熔覆得到涂层的方法。

本发明的技术方案之一是：

一种以压片法预置粉末进行激光熔覆得到涂层的方法，其特征是它包括：

一、基材处理：即对需进行涂层的基材表面进行毛化处理并清洗干净，并将其作为粉末压片模具的一部分；

二、粉末处理：将待熔融粉末置于压片模具中，在压力设备上对所加粉末进行压制，使粉末成片状或环状压置于基材需进行涂层处理的表面上；

三、熔融：将已粘连有粉末片或粉末环的基材从粉末压片模具中取出，置于激光加工设备中进行激光熔融，使所述的粉末片或粉末环与基材实现冶金结合，即得到所需的涂层。

所述的毛化方法包括喷砂毛化、切削加工毛化及特种加工毛化中的一种或几种。

所述的基材毛化后的表面粗糙度为Ra50～12.5。

本发明的技术方案之二是：

一种以压片法预置粉末进行激光熔覆得到涂层的方法，其特征是它包括：

一、基材处理：即将需进行涂层的基材表面清洗干净；

二、粉末处理：将待熔融粉末置于压片模具中，在压力设备上对所加粉末进行压制，将粉末直接或间接压制成与基材表面形状相配的片状、环状或曲面状粉末片或粉末环；

三、机械粘结：采用机械固定方法将上述压制所得的粉末片或粉末环与基材相连接；

四、熔融：将上述经过机械固定后，连接有粉末环或粉末片的基材置于激光加工设备中进行激光熔融，使所述的粉末片或粉末环与基材实现冶金结合，即得到所需的涂层。

所述的间接制造与基材表面形状相配的粉末片或粉末环是指先将粉末压制成平板状，然后将平板状粉末片或粉末环置于基材表面上或模具中再压制出与基材表面形状相配的粉末片或粉末环。

所述的模具工作表面与待处理基材表面的形状相一致。

所述的机械固定法为压力固定法以及除化学粘结剂粘结以外的所有机械固定方法，如包边、卡接等。

本发明的有益效果：

(1)本发明的方法基本不存在粉末损失的情况，粉末利用率极高，这对于节约一般都较为昂贵的熔覆粉末、提高激光熔覆的经济性能具有非常积极的意义。

(2)本发明的方法对粉末粒度基本不限制，尤其是适用于不适宜用热喷涂等方法预置的超细粉体。

(3)本发明的方法不采用粘结剂，有效地避免了采用粘结剂所带来的如在熔覆层中引入杂质元素等不足。