[发明专利]一种激光熔覆辅助电射流沉积技术进行粉末预置的方法

说明书

本发明涉及一种激光熔覆辅助电射流沉积技术进行粉末预置的方法，属于激光熔覆技术领域。本发明将待预置粉末制成悬浮液，将悬浮液置于电射流沉积装置中，电源正极接金属喷针，负极接金属基板，从而在金属喷针与金属基板之间形成高压电场，悬浮液在电场的作用下，定向、均匀、可控地从金属喷针向放置在金属基板上的工件表面运动、吸附；最后，再借助高能密度的激光束使预置粉末与工件表面熔凝在一起，从而形成与工件表面冶金结合良好的添料覆层，本发明的方法操作简单、粉末种类适应性强、适用于复杂形状工件，而且所形成的预置粉末涂层均匀、可控，显著提高了工艺效率和质量。

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，具体涉及一种激光熔覆辅助电射流沉积技术进行粉末预置的方法。

背景技术

激光熔覆技术作为一种材料表面改性技术，是通过在基体材料表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基体材料表面薄层一起熔凝，从而形成与基体表面冶金结合良好的添料覆层。激光熔覆具有能量密度高、基体材料热影响及变形小、冶金结合强度高、易于进行微区及选区加工等优点，已广泛应用于航空、汽车、模具等行业零件表面微观结构和成分改良中。依据熔覆过程涂层材料的添加方式的不同可以将熔覆工艺分为：预置涂层激光熔覆和同步送粉激光熔覆。其中，预置涂层激光熔覆是将熔覆材料预先置于基体表面的熔覆部位，然后采用高能激光束辐照扫描，借助热传导作用使热量经预置层表层向下传递使整个预置层及基体表面薄层熔化，从而达到预置涂层与基体形成冶金结合的目的。预置熔覆材料以粉、丝或板的形式加入，其中以粉末的形式最为常用。

中国专利CN 101158039 A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。但是机械压片的方法对粉末的自粘结性要求较高，较大的压力也会在一定程度上破坏熔覆材料和基体表面的固有性能。

中国专利CN 102618868 A公开了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。此方法将待熔覆粉末与粘接剂溶液混合成糊状或膏状，并通过挤压方式使其以条状依次排列搭接在基体材料表面，经过热烘处理后得到激光熔覆预置层。但是此方法在每完成一次条状粉末预置后就要进行长时间的热烘排胶处理，这增加了工艺复杂性和工时，同时排胶不充分也容易使预置涂层产生气孔、夹杂等缺陷。

中国专利CN 104775118 A公开了一种利用磁场作用预置激光熔覆粉末的方法。此方法将待熔覆工件背面置于均匀磁场中，利用电喷枪向待熔覆工件表面喷洒熔覆粉末，使粉末在磁场作用下吸附到待熔覆工件表面完成激光熔覆粉末预置。但是此方法只适用于铁基、镍基或钴基合金等磁性粉末材料，对于Al₂O₃、ZrO₂等常用的陶瓷材料难以适用。

综上，现有的在工件表面进行粉末预置的方法仍然存在适用范围窄、工艺复杂等问题，因此，有必要研究一种新的粉末预置方法，以期解决上述问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种激光熔覆辅助电射流沉积技术进行粉末预置的方法。本发明利用电射流沉积的特点，在金属基板和金属喷针之间形成电场，待预置的粉末制成的悬浮液在电场的作用下，定向、均匀、可控地从金属喷针向放置在金属基板上的工件表面运动、吸附；最后，再借助高能密度的激光束使预置粉末与工件表面熔凝在一起，从而形成与工件表面冶金结合良好的添料覆层，本发明的方法操作简单、粉末种类适应性强、适用于复杂形状工件，而且所形成的预置粉末涂层均匀、可控，显著提高了工艺效率和质量。

本发明的目的之一是提供一种利用电射流沉积技术进行粉末预置的方法。

本发明的目的之二是提供一种激光熔覆辅助电射流沉积技术制备添料覆层的方法。

本发明的目的之三是提供利用电射流沉积技术进行粉末预置的方法及激光熔覆辅助电射流沉积技术制备添料覆层的方法的应用。

为实现上述发明目的，具体的，本发明公开了下述技术方案：