[发明专利]用于改善耐磨性的激光辅助间隙合金化

权利要求书

1.一种增强金属性基材的耐磨性的方法，包括以下步骤：

提供金属性基材；

向所述基材的表面施加包括间隙元素的涂层；

引导激光束到涂覆有间隙元素的金属性基材的局部区域上，从而将金属性基材的温度局部升高到低于金属性基材的熔点温度的温度，使间隙元素扩散进入基材内，且在所述金属性基材的局部区域上提供包括间隙元素的间隙合金层；

将激光束的焦点定位在与基材表面间隔开的位置，用于在基材表面处优化激光束的功率密度；和

去除未扩散到基材的间隙元素的涂层，由此暴露包括间隙元素的间隙合金层。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述引导激光束的步骤进一步由沿金属性基材的三维表面引导激光束限定。

3.根据权利要求2的所述方法，其中所述沿金属性基材的三维表面引导激光束的步骤进一步由采用限定所述金属性基材的构造的计算机数据引导所述激光束限定。

4.根据权利要求1的所述方法，其中施加间隙元素的涂层的所述步骤进一步由提供包含氢、硼、碳、氮中的至少一种或它们的组合的涂层限定。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述提供金属性基材的步骤进一步由提供铁合金、镍合金、钴合金、铝合金、和铜合金限定。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述提供金属性基材的步骤进一步由提供具有表面粗糙度的金属性基材限定，所述表面粗糙度具有小于50微米的Ra值和小于100微米的Rt。

7.根据权利要求1所述的方法，其中使间隙元素扩散进入基材内从而提供包括间隙元素的合金层的所述步骤进一步由使间隙元素扩散进入基材内30微米－500微米的深度限定。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括通过调节激光束的功率密度和激光移动速度控制间隙元素的扩散深度。

9.根据权利要求1所述的方法，其中向基材施加间隙元素的涂层的所述步骤进一步由使用气溶胶喷射或施加包含间隙元素的粘结带向预定位置施加粉末状间隙元素限定。

10.根据权利要求1所述的方法，其中引导激光束到金属性基材的局部区域上进一步由调整投射到金属性基材的局部区域上的激光束的形状限定。

11.根据权利要求1所述的方法，其中引导激光束到金属性基材的局部区域上的所述步骤进一步由提供将激光束直接传递到基材表面的激光束限定，所述激光束包括CO₂激光、二极管激光、光纤激光器和其等同物。

12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在施加间隙元素的涂层期间或之前加热金属性基材的步骤，用于蒸发设置在间隙元素的涂层中的溶剂。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述施加间隙元素的涂层的步骤进一步由施加包括间隙元素的涂层限定，其包括当基材置于环境温度下时能够从包括间隙元素的涂层蒸发的挥发性溶剂。

14.根据权利要求1所述方法，其中所述引导激光束到金属性基材的局部区域上的所述步骤进一步由引导发散的激光束到金属性基材上限定。

15.根据权利要求5所述方法，其中所述铁合金是钢。