[发明专利]一种铜材料表面高硬导电覆层的激光增材制造方法

权利要求书

1.一种铜材料表面高硬导电覆层的激光增材制造方法，其中所述铜材料为铜或铜合金，其特征在于：所述高硬导电覆层为Cu/Fe/TiB₂复合覆层，所述激光增材制造方法采用激光熔覆装置、通过高速激光熔覆法，在所述铜材料表面制得所述Cu/Fe/TiB₂复合覆层，包括如下制备步骤：

1)去除铜材料基体表面氧化层；并清洁铜材料表面；

2)固定铜材料于激光熔覆装置的激光熔覆位；预热铜材料；

3)在激光熔覆装置的粉筒中装入铁粉，将铁粉流送到铜材料表面，同时启动激光同步熔化铁粉和铜材料表面，在铜材料表面熔覆得到高稀释率的Fe基覆层；其中激光采用0.8-1mm的正离焦；且激光的功率在熔覆最初的10s内采用3200W功率、之后按照20W/s的速率持续降低功率、直到功率为2700W，保持该功率至Fe基覆层熔覆步骤结束；

4)加热已经熔覆Fe基覆层的铜材料，预热；

5) 在粉筒中装入TiB₂粉，通过超声波振动送粉将TiB₂粉流送到Fe基覆层表面，同时启动激光同步熔化TiB₂粉和Fe基覆层表面，在Fe基覆层表面熔覆得到TiB₂基覆层；其中激光采用负离焦0.5-0.8 mm，即激光聚焦在待熔覆面正下方的0.5-0.8 mm位置；其中所用激光功率在熔覆最初的10s内采用2100W功率，之后按照10W/s的速率持续降低功率，直到功率为1500W，保持该功率至本步骤熔覆结束；

6)激光熔覆完成后，在300±10℃保温不少于2小时后自然冷却。

2.根据权利要求1所述的一种铜材料表面高硬导电覆层的激光增材制造方法，其特征在于：步骤2）中，铜材料预热至200±10℃；步骤4）中，铜材料预热至250±10℃。

3.根据权利要求1所述的一种铜材料表面高硬导电覆层的激光增材制造方法，其特征在于：步骤3)所用激光的扫描速度为100-120mm/s，扫描方式为搭接扫描，搭接率为60%~80%。

4.根据权利要求1所述的一种铜材料表面高硬导电覆层的激光增材制造方法，其特征在于：步骤3）中铁粉流送粉速度为1.25-2.5g/min，送粉使用的保护气流量11-12L/min。

5.根据权利要求1所述的一种铜材料表面高硬导电覆层的激光增材制造方法，其特征在于：步骤5)中所用激光扫描速度为40 mm/s，扫描方式为搭接扫描，搭接率为60%~80%。

6.根据权利要求1所述的一种铜材料表面高硬导电覆层的激光增材制造方法，其特征在于：步骤5）中TiB₂粉流送粉速度均为2.5-3.75 g/min，送粉使用的保护气22-24 L/min。

7.根据权利要求1所述的一种铜材料表面高硬导电覆层的激光增材制造方法，其特征在于：步骤5）中所述超声波振动送粉的振动源与粉筒出粉孔距离≤100mm，超声波振源功率≥200W。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法制得的一种铜材料表面高硬导电覆层，其中所述铜材料为铜或铜合金；其特征在于：所述高硬导电覆层为Cu/Fe/TiB₂结构的复合覆层，即在以所述铜材料为基体，上方依次存在Fe基覆层和TiB₂基覆层，各层之间冶金结合。

9.根据权利要求8所述的一种铜材料表面高硬导电覆层，其特征在于：表层硬度达到558HV以上，表层电导率不低于4.9%IACS。