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一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺

阅读：187发布：2021-03-02

IPRDB可以提供一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及激光熔覆技术领域，尤其是一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺，包括基材前机械处理、固定、金属粉末的处理、熔覆以及加工后处理。本发明能够有效的改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热以及抗氧化性，能够有效的延长基体材料的使用寿命，同时该方法能够有效的避免基体在熔覆时，出现开裂以及有杂质混入的情况发生，且操作的步骤简单。，下面是一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：S1、基材前机械处理：处理的步骤具体如下：

1）、除油：将有机溶剂、表面活性剂水溶液和碱性水溶液三种混合溶液等量的倒入清洗池中，将基材工件放置在清洗池内，同时基材工件的底部用垫片支起，使得工件的底部与溶液充分接触，同时液面的高度需要高于基材工件的上端高度，在工件浸泡2-3分钟后，利用软刷对工件的表面进行均匀的擦拭；

2）、第一次水洗：将除油后的工件放置在冲洗架上进行冲洗，操作人员利用夹持工具将工件夹持后，放置在出水口的下端进行冲洗，冲洗的时间控制在1-2分钟，水流的速度控制在2-3米每秒；

3）、强侵蚀；

4）、第二次水洗：将工件放置在清洗池内，采用离子水进行清洗，同时水流的速度控制在1-2米每秒，时间控制在4-7分钟；

5）、弱侵蚀；

6）、第三次水洗：将工件放置在清洗池内，采用离子水进行清洗，同时水流的速度控制在0.3-0.6米每秒，时间控制在10-14分钟；

7）、干燥；

S2、固定：将S1清理后的工件进行预热，预热的温度控制在60-70摄氏度，时间控制在2-

5分钟，预热时需将工件进行分翻转，使得工件的多个不规则的面均能够进行预热的处理，预热结束后将工件放置在半导体激光器内进行固定；

S3、金属粉末的处理：将熔覆的材料的粉末加入少量的粘结剂模压成片，并将片状的金属粉末材料放置在半导体激光器内，使得半导体激光器的激光发射端位于工件的上方；

S4、熔覆：在熔覆时，控制熔覆的功率在2-3kw，光斑的直径在7-8mm，扫描的速度控制在

220-240mm/min，熔覆结束后，将工件放置在室温下进行冷却；

S5、加工后处理。

2.根据权利要求1所述的一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺，其特征在于，所述3）中的强侵蚀具体包括将清洗后的工件放置在实验池中，将1-2mol/L的稀硫酸溶液均匀的涂抹在工件的表面，同时工件的凹槽处，需要进行反复涂抹，工件的涂抹次数保持在10-15次，同时每次的时间间隔在20-40秒之间。

3.根据权利要求1所述的一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺，其特征在于，所述5）中的弱侵蚀具体包括将清洗后的工件擦拭干净后放入盛有2mol/L的坩埚内进行浸泡，浸泡的时间控制在2-3小时。

4.根据权利要求1所述的一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺，其特征在于，所述7）中的干燥具体包括，将清洗后的工件利用风机进行干燥，干燥完成后，操作人员通过毛刷将工件表面粘附的灰尘进行清理。

5.根据权利要求1所述的一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺，其特征在于，在进行S4熔覆步骤时，向半导体激光器内加入氦气保护气体。

6.根据权利要求1所述的一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺，其特征在于，在进行S4熔覆步骤时，熔覆层的厚度控制在0.8-1.6mm。

7.根据权利要求1所述的一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺，其特征在于，S5加工后处理具体包括在对加工完成后的工件表面进行涂漆，漆的厚度控制在0.1-

0.3mm。

说明书全文

一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及激光熔覆技术领域，尤其涉及一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺。

背景技术

[0002] 激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料,经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层。

[0003] 现有市场上的激光熔覆镍粉末的方法在对产品进行熔覆时，无法做到成品防开裂的效果，同时计提在加工时含有的杂质会影响产品的性能，导致报废率高，影响生产的效果，因此不利于推广。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：设计一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺，其具体包括如下步骤：
S1、基材前机械处理：处理的步骤具体如下：
1）、除油：将有机溶剂、表面活性剂水溶液和碱性水溶液三种混合溶液等量的倒入清洗池中，将基材工件放置在清洗池内，同时基材工件的底部用垫片支起，使得工件的底部与溶液充分接触，同时液面的高度需要高于基材工件的上端高度，在工件浸泡2-3分钟后，利用软刷对工件的表面进行均匀的擦拭；
2）、第一次水洗：将除油后的工件放置在冲洗架上进行冲洗，操作人员利用夹持工具将工件夹持后，放置在出水口的下端进行冲洗，冲洗的时间控制在1-2分钟，水流的速度控制在2-3米每秒；
3）、强侵蚀；
4）、第二次水洗：将工件放置在清洗池内，采用离子水进行清洗，同时水流的速度控制在1-2米每秒，时间控制在4-7分钟；
5）、弱侵蚀；
6）、第三次水洗：将工件放置在清洗池内，采用离子水进行清洗，同时水流的速度控制在0.3-0.6米每秒，时间控制在10-14分钟；
7）、干燥；
S2、固定：将S1清理后的工件进行预热，预热的温度控制在60-70摄氏度，时间控制在2-
5分钟，预热时需将工件进行分翻转，使得工件的多个不规则的面均能够进行预热的处理，预热结束后将工件放置在半导体激光器内进行固定；
S3、金属粉末的处理：将熔覆的材料的粉末加入少量的粘结剂模压成片，并将片状的金属粉末材料放置在半导体激光器内，使得半导体激光器的激光发射端位于工件的上方；
S4、熔覆：在熔覆时，控制熔覆的功率在2-3kw，光斑的直径在7-8mm，扫描的速度控制在
220-240mm/min，熔覆结束后，将工件放置在室温下进行冷却；
S5、加工后处理。

[0006] 优选的，S3）中的强侵蚀具体包括将清洗后的工件放置在实验池中，将1-2mol/L的稀硫酸溶液均匀的涂抹在工件的表面，同时工件的凹槽处，需要进行反复涂抹，工件的涂抹次数保持在10-15次，同时每次的时间间隔在20-40秒之间。

[0007] 优选的，5）中的弱侵蚀具体包括将清洗后的工件擦拭干净后放入盛有2mol/L的坩埚内进行浸泡，浸泡的时间控制在2-3小时。

[0008] 优选的，7）中的干燥具体包括，将清洗后的工件利用风机进行干燥，干燥完成后，操作人员通过毛刷将工件表面粘附的灰尘进行清理。

[0009] 优选的，在进行S4熔覆步骤时，向半导体激光器内加入氦气保护气体。

[0010] 优选的，在进行S4熔覆步骤时，熔覆层的厚度控制在0.8-1.6mm。

[0011] 优选的，S5加工后处理具体包括在对加工完成后的工件表面进行涂漆，漆的厚度控制在0.1-0.3mm。

[0012] 本发明提出的一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺，有益效果在于：本发明能够有效的改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热以及抗氧化性，能够有效的延长基体材料的使用寿命，同时该方法能够有效的避免基体在熔覆时，出现开裂以及有杂质混入的情况发生，且操作的步骤简单，因此有利于推广。

具体实施方式

[0013] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0014] 实施例1一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺，具体包括如下步骤：
S1、基材前机械处理：处理的步骤具体如下：
1）、除油：将有机溶剂、表面活性剂水溶液和碱性水溶液三种混合溶液等量的倒入清洗池中，将基材工件放置在清洗池内，同时基材工件的底部用垫片支起，使得工件的底部与溶液充分接触，同时液面的高度需要高于基材工件的上端高度，在工件浸泡2分钟后，利用软刷对工件的表面进行均匀的擦拭。

[0015] 2）、第一次水洗：将除油后的工件放置在冲洗架上进行冲洗，操作人员利用夹持工具将工件夹持后，放置在出水口的下端进行冲洗，冲洗的时间控制在1分钟，水流的速度控制在2米每秒；3）、强侵蚀；具体包括将清洗后的工件放置在实验池中，将1mol/L的稀硫酸溶液均匀的涂抹在工件的表面，同时工件的凹槽处，需要进行反复涂抹，工件的涂抹次数保持在10次，同时每次的时间间隔在20秒。

[0016] 4）、第二次水洗：将工件放置在清洗池内，采用离子水进行清洗，同时水流的速度控制在1米每秒，时间控制在4分钟；5）、弱侵蚀；具体包括将清洗后的工件擦拭干净后放入盛有2mol/L的坩埚内进行浸泡，浸泡的时间控制在2小时。

[0017] 6）、第三次水洗：将工件放置在清洗池内，采用离子水进行清洗，同时水流的速度控制在0.3米每秒，时间控制在10分钟；7）、干燥；具体包括，将清洗后的工件利用风机进行干燥，干燥完成后，操作人员通过毛刷将工件表面粘附的灰尘进行清理。

[0018] 通过该设计，能够有效的提高对工件表面杂质的处理效果，使得在加工熔覆时，对工件的性能不会产生影响，提高了工件的抗裂性、硬度以及抗拉性的特点。

[0019] S2、固定：将S1清理后的工件进行预热，预热的温度控制在60摄氏度，时间控制在2分钟，预热时需将工件进行分翻转，使得工件的多个不规则的面均能够进行预热的处理，预热结束后将工件放置在半导体激光器内进行固定；S3、金属粉末的处理：将熔覆的材料的粉末加入少量的粘结剂模压成片，并将片状的金属粉末材料放置在半导体激光器内，使得半导体激光器的激光发射端位于工件的上方；
S4、熔覆：在熔覆时，控制熔覆的功率在2kw，光斑的直径在7mm，扫描的速度控制在
220mm/min，熔覆结束后，将工件放置在室温下进行冷却，向半导体激光器内加入氦气保护气体，熔覆层的厚度控制在0.8mm。

[0020] S5、加工后处理；具体包括在对加工完成后的工件表面进行涂漆，漆的厚度控制在0.1mm。

[0021] 通过熔覆的设计没能够对工件进行修复，例如一根曲轴出现了裂痕,在以前是要报废的,但是用激光熔覆就可以修复，同时采用熔覆的方法能够很大程度的节约成本。

[0022] 实施例2一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺，具体包括如下步骤：
S1、基材前机械处理：处理的步骤具体如下：
1）、除油：将有机溶剂、表面活性剂水溶液和碱性水溶液三种混合溶液等量的倒入清洗池中，将基材工件放置在清洗池内，同时基材工件的底部用垫片支起，使得工件的底部与溶液充分接触，同时液面的高度需要高于基材工件的上端高度，在工件浸泡2.5分钟后，利用软刷对工件的表面进行均匀的擦拭；
2）、第一次水洗：将除油后的工件放置在冲洗架上进行冲洗，操作人员利用夹持工具将工件夹持后，放置在出水口的下端进行冲洗，冲洗的时间控制在1.5分钟，水流的速度控制在2.5米每秒；
3）、强侵蚀；具体包括将清洗后的工件放置在实验池中，将1.5mol/L的稀硫酸溶液均匀的涂抹在工件的表面，同时工件的凹槽处，需要进行反复涂抹，工件的涂抹次数保持在13次，同时每次的时间间隔在30秒之间。

[0023] 4）、第二次水洗：将工件放置在清洗池内，采用离子水进行清洗，同时水流的速度控制在1.5米每秒，时间控制在5分钟；5）、弱侵蚀；具体包括将清洗后的工件擦拭干净后放入盛有2mol/L的坩埚内进行浸泡，浸泡的时间控制在2.5小时。

[0024] 6）、第三次水洗：将工件放置在清洗池内，采用离子水进行清洗，同时水流的速度控制在0.4米每秒，时间控制在12分钟；7）、干燥；具体包括，将清洗后的工件利用风机进行干燥，干燥完成后，操作人员通过毛刷将工件表面粘附的灰尘进行清理。

[0025] 通过该设计，能够有效的提高对工件表面杂质的处理效果，使得在加工熔覆时，对工件的性能不会产生影响，提高了工件的抗裂性、硬度以及抗拉性的特点。

[0026] S2、固定：将S1清理后的工件进行预热，预热的温度控制在65摄氏度，时间控制在3分钟，预热时需将工件进行分翻转，使得工件的多个不规则的面均能够进行预热的处理，预热结束后将工件放置在半导体激光器内进行固定；S3、金属粉末的处理：将熔覆的材料的粉末加入少量的粘结剂模压成片，并将片状的金属粉末材料放置在半导体激光器内，使得半导体激光器的激光发射端位于工件的上方；
S4、熔覆：在熔覆时，控制熔覆的功率在2.5kw，光斑的直径在7.5mm，扫描的速度控制在
230mm/min，熔覆结束后，将工件放置在室温下进行冷却，向半导体激光器内加入氦气保护气体，熔覆层的厚度控制在1.0mm。

[0027] S5、加工后处理；具体包括在对加工完成后的工件表面进行涂漆，漆的厚度控制在0.2mm。

[0028] 通过熔覆的设计没能够对工件进行修复，例如一根曲轴出现了裂痕,在以前是要报废的,但是用激光熔覆就可以修复，同时采用熔覆的方法能够很大程度的节约成本。

[0029] 实施例3一种激光熔覆金属粉末制造金属复合材料的工艺，具体包括如下步骤：
S1、基材前机械处理：处理的步骤具体如下：
1）、除油：将有机溶剂、表面活性剂水溶液和碱性水溶液三种混合溶液等量的倒入清洗池中，将基材工件放置在清洗池内，同时基材工件的底部用垫片支起，使得工件的底部与溶液充分接触，同时液面的高度需要高于基材工件的上端高度，在工件浸泡3分钟后，利用软刷对工件的表面进行均匀的擦拭；
2）、第一次水洗：将除油后的工件放置在冲洗架上进行冲洗，操作人员利用夹持工具将工件夹持后，放置在出水口的下端进行冲洗，冲洗的时间控制在2分钟，水流的速度控制在3米每秒；
3）、强侵蚀；具体包括将清洗后的工件放置在实验池中，将2mol/L的稀硫酸溶液均匀的涂抹在工件的表面，同时工件的凹槽处，需要进行反复涂抹，工件的涂抹次数保持在15次，同时每次的时间间隔在40秒之间。

[0030] 4）、第二次水洗：将工件放置在清洗池内，采用离子水进行清洗，同时水流的速度控制在2米每秒，时间控制在7分钟；5）、弱侵蚀；具体包括将清洗后的工件擦拭干净后放入盛有2mol/L的坩埚内进行浸泡，浸泡的时间控制在3小时。

[0031] 6）、第三次水洗：将工件放置在清洗池内，采用离子水进行清洗，同时水流的速度控制在0.6米每秒，时间控制在14分钟；7）、干燥；具体包括，将清洗后的工件利用风机进行干燥，干燥完成后，操作人员通过毛刷将工件表面粘附的灰尘进行清理。

[0032] 通过该设计，能够有效的提高对工件表面杂质的处理效果，使得在加工熔覆时，对工件的性能不会产生影响，提高了工件的抗裂性、硬度以及抗拉性的特点。

[0033] S2、固定：将S1清理后的工件进行预热，预热的温度控制在70摄氏度，时间控制在5分钟，预热时需将工件进行分翻转，使得工件的多个不规则的面均能够进行预热的处理，预热结束后将工件放置在半导体激光器内进行固定；S3、金属粉末的处理：将熔覆的材料的粉末加入少量的粘结剂模压成片，并将片状的金属粉末材料放置在半导体激光器内，使得半导体激光器的激光发射端位于工件的上方；
S4、熔覆：在熔覆时，控制熔覆的功率在3kw，光斑的直径在8mm，扫描的速度控制在
240mm/min，熔覆结束后，将工件放置在室温下进行冷却，向半导体激光器内加入氦气保护气体，熔覆层的厚度控制在1.6mm。

[0034] S5、加工后处理；具体包括在对加工完成后的工件表面进行涂漆，漆的厚度控制在0.3mm。

[0035] 通过熔覆的设计没能够对工件进行修复，例如一根曲轴出现了裂痕,在以前是要报废的,但是用激光熔覆就可以修复，同时采用熔覆的方法能够很大程度的节约成本。

[0036] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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