[发明专利]一种铜基体表面激光熔覆铜合金粉末的方法

说明书

一种铜基表面激光熔覆铜合金粉末的方法，包括如下步骤：(1)使用打磨工具打磨铜基工件表面，去除表面氧化层；再使用除污剂对铜基工件表面进行清洁，获得表面清洁的铜基表面；(2)将铜基工件固定在工作平台上；(3)通过高速激光熔覆光纤激光器，用激光熔覆粉末对铜基工件进行高速激光熔覆；所述激光熔覆粉末的化学成分以重量百分比表示如下：C：0.01％‑0.25％,B：0.5％‑3％，Si：1％‑4％,Cr：0‑12％,Fe：0.5％‑14％,Cu：10％‑50％，Ni：30％‑80％，粉末颗粒尺寸区间为25‑150μm，球形度≥80％。本发明的优点在于：针对特定的激光熔覆粉末，熔覆前不需要加过渡层和预涂覆层等，采用中心送粉并控制熔覆头工作夹角的方式单层熔覆直接得到想要的熔覆层，简化了工艺。

技术领域

本发明具体涉及一种铜基体表面激光熔覆铜合金粉末的方法。

背景技术

铜作为人类最早应用的一种金属材料，是世界上第二大有色金属，具有高导电性、高导热性、高抗腐蚀性、易加工性及良好的力学性能，因此，铜及铜合金被广泛应用于机械制造、运输、建筑、电气、电子等工业部门中，制作成各种电子材料及结构部件，是电力工业、电子信息产业、航空航天、航洋工程、汽车工业和军事工业的关键材料，也是国民经济和科技发展的重要基础材料。铜的最大特点是具有高导电性和高导热性，但是铜的硬度低、耐磨性较差，很大程度影响了其应用范围。

激光表面强化技术始于20世纪70年代大功率激光器的问世。随着现代科学的进步和工业技术的发展，高功率激光加工设备逐渐得到完善，激光表面强化技术的研究也取得了明显的进步，其应用领域正在不断扩展。激光技术在钢铁材料方面的研究已达到一定水平，已在工业生产中实际应用并取得了明显的经济效益，如模具或零件修复、轧辊激光熔覆。其中CN 106854761 A发明在连铸机出坯辊道(45号钢)上利用激光熔覆制备耐腐蚀涂层；CN 107760930 A发明利用激光熔覆种用于修复离心球磨管模内壁(21CrMo10模具钢)。此外，CN 108130528 A发明在Monel合金(镍基合金)表面激光熔覆。以上合金基体较铜合金而言，对激光的反射率低，国内现有的激光技术容易实现熔覆。

但是在铜合金方面，因为铜对激光的反射率高且导热好，所以在铜合金表面进行激光熔覆较为困难。常规激光熔覆大光斑、小功率密度很难实现铜的表面强化，目前普通激光熔覆只能采用预涂覆和过渡层的方式运用在铜合金上，但这些方法不适用于工业化生产。如CN 107868955 A发明中需要先在铜结晶器表面制备一层电镀层作为过渡层，过程较为复杂，不利于工业化生产。CN 110453214 A发明了一种镍基合金激光熔覆粉末的激光熔覆方法，其也是采用预涂覆的方式，扫描速率为8-50mm/s，相对高速激光熔覆其速度较慢，效率较低，限制了此专利的实际有用范围，难以适用于工业生产。

高速激光熔覆技术，是利用超常规、超高速的激光扫描速率，克服传统熔覆技术存在的问题。目前的发展阶段，随着光斑的变小以及光束质量的显著提高，使扫描速率达到了100m/min以上，激光熔覆效率≥1.3m²/h，工作效率显著提高，产品表面粗糙度Ra≤10μm，形成高效率、低成本、独具特色的激光熔覆综合技术。

但是高速激光熔覆在铜合金表面的应用依然具有一些难点：