[发明专利]一种提升熔覆层性能的激光处理方法

说明书

本发明涉及一种提升熔覆层性能的激光处理方法，属于激光加工技术领域，具体包括三大步骤：步骤一，对金属基体表面磨抛和清洗，用去污剂除去表面油污，准备进行激光熔覆处理；步骤二，设定激光扫描工艺路径和铺粉尺寸参数，对金属基体表面进行激光熔覆加工；步骤三，设定激光重熔参数对熔覆层表面进行激光重熔。与现有技术相比，本发明取得的技术突破在于不仅可以一步实现熔覆层孔隙率的降低，进一步提高熔覆层表面的耐磨性能，而且可以实现熔覆层任意区域的大面积和重复性加工，易于实现工业化应用。

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，更具体地，涉及一种提升熔覆层性能的激光处理方法。

研究背景

激光熔覆是一种表面改性涂层技术，是利用一定功率密度的激光束作用在预先涂覆在金属表层或同步送入的具有某种功能性的材料(通常以粉末，细丝等形式)上，使熔覆材料和金属表层熔化并凝固冷却后，在金属表层形成一层具有低稀释率并具有良好的冶金结合的熔覆层，从而达到改善金属表层性能的目的。

激光表面熔覆较常规的表面改性技术具有许多优点，如能够实现涂层和基底的冶金结合,增大亚稳固溶度，形成亚稳相，细化晶粒，消除一些有害相，甚至可以作为生产非晶态合金涂层的有效手段。

与此同时在激光熔覆过程中，由于激光束温度分布不均匀导致生成的熔池表面张力不同，从而产生马兰戈尼对流。对流过程中，空气或者保护气体不可避免的会混入熔覆层内，导致熔覆层产生孔隙影响熔覆层性能。虽然可以通过优化工艺参数的方法降低熔覆层孔隙率，但是很难从原理上完全消除气孔缺陷，尤其对于特殊添加材料而言，如陶瓷颗粒等，更容易在熔覆液态熔池中产生气孔。

激光重熔技术是利用高能量激光束使工件表面快速熔化凝固且不加任何金属元素从而达到表面组织改善的激光加工工艺。激光重熔处理的关键是使材料表面经历了一个快速熔化和凝固的过程，所得到的熔凝层为铸态组织。工件横截面沿深度方向可以根据组织不同分为熔凝层、热影响区和基材，其熔层薄，热作用区小，对表面粗糙度和工件尺寸影响不大，甚至可以直接使用。已有研究表明通过激光重熔金属基体表面可以把基体表面的杂质，气孔分解出来，进一步提高金属的表面性能。

因此通过激光重熔的方式来降低熔覆层表面孔隙率，并形成一种工艺简单，制备效率高，自动化程度高，且能保持并提高原有激光熔覆层表面性能的制造工艺方法，成为目前科研工作者亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提升熔覆层性能的激光处理方法。该方法将激光熔覆技术与激光重熔技术相结合，克服现有技术的不足，降低了激光熔覆层孔隙率以及提升了熔覆层耐磨性。为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种提升熔覆层性能的激光处理方法，包括如下步骤

预处理，对待熔覆金属基体表面磨抛和清洗，用去污剂除去表面油污。

进一步的，将预处理好的金属基体放在激光熔覆加工平台上，设定激光扫描工艺路径和铺粉尺寸参数，对金属基体表面进行激光熔覆加工。

进一步的，将熔覆成形好的构件放在纳秒光纤激光器加工平台上，设定重熔参数进行激光重熔实验，待重熔完成后进行成品检测，合格即可使用。

进一步的，所述熔覆粉末质量百分数组成：①C为0.1％～0.5％，Cr为10％～30％，Si为0.5％～2％，Ni为1％～3％，Mn为0.2％～1％，Mo为0.5％～2％，余量为Fe。②C为0.5％～1.0％，Cr为10％～30％，B为0.5％～2％，Si为0.5％～2％，Ni为1％～3％，Mn为0.1％～0.2％，Mo为0.5％～2％，余量为Fe。③C为0.5％～1.0％，Cr为10％～30％，B为0.5％～2％，Si为0.5％～2％，Ni为1％～3％，Mn为0.1％～0.2％，Mo为0.5％～2％，V为0.1％～0.5％余量为Fe。

进一步的，所述各组分为纯度大于99％的粉末，粒径为95～110目。