[发明专利]以挤压法预置粉末进行激光熔覆得到复合涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以挤压法预置粉末进行激光熔覆得到复合涂层的方法，尤其涉及一种利用混合粉末为原料进行激光熔覆得到表面复合涂层的方法，属于激光熔覆高性能涂层技术领域。

背景技术

激光熔覆技术经过30多年的发展，随着激光制造成本的降低以及大功率激光器在材料加工方面的潜在应用，已成为制备复合涂层的关键技术之一。

激光熔覆技术通常是将按一定比例配制好的单质或化合物粉末，直接引入激光熔池得到复合涂层。按粉末材料的引入方式可分为预置法和同步送粉法。所谓预置法是将待熔覆的一种或若干种粉末材料用一定方法灵活地制成所需形状后置于基体材料（以下简称基材）表面，再用激光辐照预置层使之熔化并同时使基材表层很小部分熔化，熔覆材料熔液和基材表层熔液混合再凝固形成牢固的熔覆层。同步送粉法是将粉末材料和激光同时加入到基材表面同一区域，粉末材料和基材表面吸收光能熔化产生激光熔池，从而形成熔覆层。

从目前国内外研究现状来看，激光熔覆技术的应用以提高基材表面的耐磨耐蚀性、高温抗氧化性以及生物相容性等性能为目标，即主要用于表面涂层的制备，而表面涂层大多又以复合涂层等多相涂层的制备为主，这就需要能够输送两种或两种以上粉末的高精度同步送粉器，但现有的同步送粉器由于送粉机械结构本身的缺陷，在需要输送两种（或两种以上）粉末或较小粒度粉末时均很难达到技术要求，且在熔覆过程中存在粉末浪费严重、涂层质量不高等不足，因而在激光熔覆制备复合涂层研究领域鲜有应用；再者，通过预置法研制新的激光熔覆用粉末，不但简单方便而且经济实用，而有关激光熔覆的专用粉末目前在国内外市场上也并不多见，究其原因主要是没有成熟的预置粉末方法。众所周知，由于预置法基本不受粉末种类和粉末粒度大小的限制，可以灵活方便地向熔池中添加所需粉末，因而在激光熔覆制备复合涂层研究领域应用甚为广泛：国内最早从事激光熔覆的华中理工大学（现华中科技大学）等单位于1992年申请了国内第一篇关于激光熔覆制备复合涂层的发明专利，该专利CN1081721A于1994年公开了一种在金属表面激光熔覆耐磨层的方法，在该方法中采用的粉末供给方式就是预置法；时至今日，广州有色金属研究院2010年在专利CN101818343A中公开了一种含有球形碳化钨复合涂层的激光熔覆方法，该方法同样采用了预置粉末激光熔覆法。在此将近20多年时间里，专利CN1456707公开了一种激光熔覆金属间化合物/陶瓷复合涂层及制备方法；专利CN1600891公开了一种钛合金表面激光熔覆涂层复合材料；专利CN1786272公开了一种激光熔覆镍基纳米WC/Co预涂层的制备方法；专利CN1778989A公开了一种激光熔覆原位合成制备生物陶瓷复合涂层的方法；专利CN100406170C公开了一种TiC/Ni₃Al金属间化合物基表面复合涂层的制备方法；专利CN CN101705410A公开了一种激光熔覆用耐磨抗热腐蚀多元铝硅碳氮化物金属陶瓷。

从以上专利同样可以看出，激光熔覆制备复合涂层等复合涂层采用的粉末供给方式大多是预置法，但这些专利均没有给出专门的预置方法；专利CN101158039A公开了一种以压片法预置粉末进行激光熔覆得到涂层的方法，由于压片法对粉末的自粘接性要求较高，对于自粘接性较差的粉末材料，则需施加较大的压力才有可能成型，而压力过大在一定程度上将破坏原始材料的固有性能。因此，到目前为止，满足粉末利用率高、对粉末种类和粒度适用范围宽等要求的粉末预置方法还很少见诸报道，这在很大程度上制约了该项技术在工程界的技术开发和广泛应用。

发明内容

针对现有激光熔覆技术难以满足复合涂层制备以及熔覆过程粉末利用率低、涂层质量不高等缺陷，本发明提供一种可推广的粉末利用率高、对粉末种类和粉末粒度适用性强的挤压预置粉末法进行激光熔覆得到复合涂层的方法。

本发明提供的方法是这样的：先用传统打磨或特种加工等方法将待熔覆基材表面进行处理，并辅之以丙酮和无水乙醇清洗除去基材表面的油污，再用粘接剂溶液将称取好一定比例的粉末搅拌均匀混合成膏状或糊状，置于挤压模具中，然后施加一定的压力压制成所需要的形状预置层在基材表面，将预置层试样自然晾干或置于真空干燥箱中在80～100℃温度下加热硬化1～2h，以形成紧实的预置层。

本发明的具体技术方案是：一种以挤压法预置粉末进行激光熔覆得到复合涂层的方法，包括下列工艺步骤：

A、对需要熔覆复合涂层的基材表面进行处理：视基体材料表面粗糙度的不同，对其打磨后用丙酮和无水乙醇清洗，以达到除油去锈的目的；