[发明专利]用于水下激光修复铜基金属的复合涂层材料及制备方法

说明书

本发明提供一种用于水下激光修复铜基金属的复合涂层材料及制备方法，由62‑64wt.％的Cu、7‑9wt.％的Al、3‑4wt.％的Fe、4‑5wt.％的Ni、2‑4wt.％的Mn、11‑12wt.％的Mo、1‑2wt.％的Si、1‑1.5wt.％的B和2.5‑3wt.％的CaF₂组成。本发明所述的用于水下激光在线修复铜合金受损表面的专用复合涂层材料及其制备方法工艺简单，所用材料成本低廉；本发明所述的工艺方法易于实现自动化，且此种耗材形式非常适用于水下环境，其原因在于此种耗材的优异熔前防水性能；用于水下激光在线修复铜合金受损表面的专用复合涂层材料能够较好的起到激光加工过程排水和合金化作用，有利于实现水下原位激光熔覆；用于水下激光在线修复铜合金受损表面的专用复合涂层材料能够改善铜合金在水环境下成形质量差的不足。

技术领域

本发明涉及一种复合涂层材料及制备方法，尤其涉及一种用于水下激光修复铜基金属的复合涂层材料及制备方法，属于材料科学与加工技术领域。

背景技术

深海一直是人们向往并希望开发的重要领域之一，近年来，各种深海装备纷纷呈现在人们的眼前，诸如深海油气管道、深海机器人、深潜器等。另外，深海空间站的概念在最近几年来开始引起人们的广泛兴趣。于是人们自然的想到这些深海装备的维修问题，其中最有意义也是最具挑战的问题就是在深海环境下的原位修复。现如今，世界上已经出现了了水下焊接技术，这是一种利用电弧在水下直接进行焊接的技术，这种技术的出现令人们看到了水下原位维修的希望。此后，人们有逐步发展出了水下激光焊接和熔覆技术，这种技术的特点是在水环境下尽可能的创造同大气环境一样的氛围，也就是说其需要配套的辅助装备，这种技术在较浅的水域中是可以实现并且独具特点的，但是随着水深的增加这种技术的劣势就突显出来了，它将受到辅助装备的严重制约。为了突破这种制约，直接在全湿的水环境中进行激光修复的想法应运而生。这种直接在水环境中进行在线修复的激光加工技术最为关键的环节就是修复材料的使用。

铜材料是海洋工程应用中的一种重要材料，在各种应用环境中铜基金属材料都在发挥着重要的作用。近年来，铜基金属材料的在线修复需求非常迫切。在早期的实践中本研究团队采用半溶性的药皮作为第二保护层，预置铜合金粉末层作为熔覆前驱体进行了水下激光在线修复的实验研究，结果发现这种方法是非常有效的。但是同样存在很多问题，比如，制备的修复层气孔率较高，外来污染严重，成形质量受激光功率严重限制等。最终，经过研究和总结得出：产生这种结果的原因在于光致药剂气包的等离子体成分对激光的强烈吸收和对激光熔池的巨大冲击，以及铜材料自身的物理化学特性的共同作用。因此，药剂成分的改进和熔覆材料的升级将是进一步实现水下原位修复铜合金零部件的有效途径。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有耗材成形质量不佳的问题而提供一种用于水下激光修复铜基金属的复合涂层材料及制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于水下激光修复铜基金属的复合涂层材料，由62-64wt.％的Cu、7-9wt.％的Al、3-4wt.％的Fe、4-5wt.％的Ni、2-4wt.％的Mn、11-12wt.％的Mo、1-2wt.％的Si、1-1.5wt.％的B和2.5-3wt.％的CaF₂组成。

一种用于水下激光修复铜基金属的复合涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按照62-64wt.％的Cu、7-9wt.％的Al、3-4wt.％的Fe、4-5wt.％的Ni、2-4wt.％的Mn、11-12wt.％的Mo、1-2wt.％的Si、1-1.5wt.％的B和2.5-3wt.％的CaF₂成分配比秤取金属粉末，所述金属粉末的粒径为50μm-70μm，并用球磨机混合均匀得到配制好的复合涂层材料；

步骤二：将配制好的复合涂层材料做为第一预置层，采用粘结剂将复合涂层材料预置于受损的铜合金表面；