一种双丝电弧喷涂+激光重熔的表面改性方法
阅读：483发布：2020-05-11
专利汇可以提供一种双丝电弧喷涂+激光重熔的表面改性方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 双丝 电弧 喷涂 +激光 重熔 的表面改性方法，采用 双丝电弧喷涂 在金属基体表面喷涂一层NiAl涂层，再进行激光表面重熔。用本发明的方法制备的涂层，涂层内部致密、无孔隙和裂纹 缺陷 ，因而大幅度提高了金属基体表面硬度、 耐磨性 和耐 腐蚀 性，硬度比处理前提高6-10倍，结合强度提高48.5%，耐磨性提高40-60%， 耐腐蚀性 可提高40-50%，此表面改性处理工艺流程短，容易实现，安全稳定可靠，熔覆层牢固，不易脱落，可对多种型面的 钢 材表面进行增强处理。，下面是一种双丝电弧喷涂+激光重熔的表面改性方法专利的具体信息内容。
一种双丝电弧喷涂+激光重熔的表面改性方法
[0001]
技术领域
背景技术
[0003] 目前，在航空、航天、国防、汽车、船舶、化工、钢铁等工业中，涂层的应用越来越广泛。各种不同表面处理的涂层能够极大的提高基体零部件的耐磨、耐热、耐腐蚀等性能。激光重熔表面涂层具有更好的力学性能和高温性能、更长的使用寿命，近年引起各国广泛关注，成为先进涂层研究的重要方向之一。
[0004] NiAl涂层是高温部件沿用已久的防护涂层，具有抗氧化、抗热震、耐磨和抗大气腐蚀等优良性能。该涂层主要采用热喷涂方法进行制备，常被用作粘结底层，既能对基体提供保护，又能增加工作涂层与基体的结合强度。其表面比喷砂粗化处理的基体表面更不规则，因而工作涂层能与之形成更强的机械嵌合。NiAl底层在工作涂层与基体之间起屏蔽作用，能将热喷涂涂层固有的孔隙引起的基体氧化或腐蚀程度降至最低。此外其膨胀系数介于基体材料和工作涂层之间，且在机械及热负荷下具有足够的韧性，能对因基体与工作涂层热膨胀系数不同而产生的应力起到缓冲作用。
[0005] 电弧喷涂涂层具有典型的层状结构,喷涂材料在化学成分和晶体结构上常处于非平衡状态,即具有不均匀性。此外,在变形粒子依次堆积形成涂层的过程中,不可避免地会在涂层中产生裂纹等缺陷, 而且电弧喷涂涂层的孔隙度较高, 层状结构间经常被氧化物类物质隔开,界面结合的主要形式是机械结合,难以适应较恶劣的环境,因而限制了它的应用范围及使用寿命。
[0006] 热喷涂/激光重熔技术是将激光热处理与传统涂层技术相结合的先进涂层复合制备技术，即在热喷涂制备涂层表面再利用激光辐照进行重熔处理。总体而然，这种技术的优点主要包括三点：一是通过激光的瞬间高温过程，使得基体和涂层间发生冶金结合，能增强基体和涂层间的结合能力；二是能够消除喷涂层中的片层状结构，减少涂层孔隙率，细化组织晶粒，提高涂层表面耐磨性；三是对于涂层材料和基体材料熔点温度差异大、纳米或超细晶粒尺寸的涂层，可以克服传统热处理无法避免的对涂层及基体的影响。
[0007] 针对电弧喷涂涂层的缺欠,对电弧喷涂涂层进行激光重熔,通过适当控制重熔工艺参数并采用合适的气体保护,从而消除大部分孔隙及氧化物类夹杂,使涂层致密,提高抗腐蚀及其它性能,改善涂层与金属的结合情况,实现涂层与基体材料间的冶金结合,从而大大提高结合强度等性能。
发明内容
[0008] 本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种双丝电弧喷涂+激光重熔的表面改性方法，以NiAl95/05合金丝为涂层材料，利用激光加工方法获得致密的冶金结合的涂层，具有高硬度、高耐磨、高耐腐蚀特点。
[0009] 本发明是通过以下技术方案实现：一种双丝电弧喷涂+激光重熔的表面改性方法，该方法包括：（1）对金属基体表面进行清洗和喷砂；
（2）用双丝电弧喷涂方法制备涂层，其工艺参数：丝材直径1.6mm，电压30V，电流200A，空气压力0.4MPa，喷涂距离150mm，涂层厚度200μm，喷枪移动速度100mm/s；
（3）涂层表面进行激光重熔处理，其工艺参数为：激光功率1.0 kW，离焦量25mm，扫描速度16mm/s，冷却气流量30L/min。
（2）用双丝电弧喷涂方法制备涂层，其工艺参数：丝材直径1.6mm，电压30V，电流200A，空气压力0.4MPa，喷涂距离150mm，涂层厚度200μm，喷枪移动速度100mm/s；
（3）涂层表面进行激光重熔处理，其工艺参数为：激光功率1.0 kW，离焦量25mm，扫描速度16mm/s，冷却气流量30L/min。
[0010] 本发明的优点：（1）涂层表面通过激光重熔处理，可以使得喷涂涂层中的层片状结构消失，获得性能良好的致密涂层，提高涂层质量。
[0011] （2）通过激光重熔处理，消除了由喷涂造成的应力并提高了涂层与金属基体间的结合强度，涂层内部致密、无孔隙和裂纹缺陷，熔覆层牢固，不易脱落，因此克服了喷涂加工一般厚度涂层容易出现应力而崩裂、剥落的现象，提高了涂层的可加工性。（3）硬度比处理前提高6-10倍，结合强度提高48.5%，耐磨性提高40-60%，耐腐蚀性可提高40-50%，
（4）本发明涂层表面处理方便，成本相对较低，还以进一步发挥NiAl涂层作为打底层的优势，可对多种型面的钢材表面进行增强处理。
附图说明
（4）本发明涂层表面处理方便，成本相对较低，还以进一步发挥NiAl涂层作为打底层的优势，可对多种型面的钢材表面进行增强处理。
附图说明
[0012] 图1是本发明电弧喷涂涂层及涂层激光重熔示意图。
具体实施方式
[0014] 实施例：对金属基体表面进行清洗和喷砂；金属基体选用A3钢，尺寸为500 mm×500mm×20mm，清洗和喷砂：丙酮清洗，喷砂压力：0.4-0.5MPa，36目白刚玉，间距15-20mm。
[0015] 用双丝电弧喷涂方法制备涂层，如图1所示，金属丝通过双丝电弧喷涂枪3产生电弧，利用压缩空气把喷涂粒子流4高速喷射在金属基体1表面上，形成喷涂涂层2，其工艺参数：丝材直径1.6mm，电压30V，电流200A，空气压力0.4MPa，喷涂距离150mm，涂层厚度200μm，喷枪移动速度100mm/s；涂层表面进行激光重熔处理，激光器产生激光束6经过激光枪5，并且激光束角度7可调（0-10°），在有保护气8保护下，最终形成激光重熔涂层9，保护气8为氩气，其工艺参数为：激光功率1.0 kW，离焦量25mm，扫描速度16mm/s，冷却气流量30L/min。
[0016] 涂层各项性能测试参考ASTM-C-633和MIL-PRF-24667C-4.5标准进行。
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