[发明专利]一种激光熔覆纤维增强金属基复合涂层的方法

摘要

本发明公开了一种激光熔覆纤维增强金属基复合涂层的方法，其特征在于包括以下步骤：(一)对纤维进行粗化、敏化、活化与化学镀处理，在直径0.2～10μm的纤维表面形成厚度为50～100μm镍层，其中，纤维为碳纤维、石英纤维或玻璃纤维；(二)通过三组纤维编织模板，将镀Ni层纤维编织成平行或交叉网状结构，将编制好的纤维网嵌入基材表面加工好的V型槽或U型槽中，铺上合金粉末，厚度为1.5mm，粉末粒径为20～40μm；(三)采用半导体激光器进行熔覆，激光功率为3～8kW，矩形光斑尺寸为200mm×8mm，扫描速度为8～50mm/s，氩气保护。本方法的优点在于：可获得纤维强化相均匀分布的复合涂层，且纤维间距离可控；涂层织晶粒细小、与基体冶金结合，性能优异，硬度可达1000～1250HV_0.2，耐磨性相较于GCr15提高3～8倍，抗拉强度可达900～1150Mpa，塑延伸长20～25％。

主权项

1.一种激光熔覆纤维增强金属基复合涂层的方法，其方法与步骤为：步骤(1)对纤维进行粗化、敏化、活化与化学镀处理，在直径为0.2～10μm的纤维表面形成厚度为50～100μm的镍层，其中，纤维为碳纤维、石英纤维或玻璃纤维；纤维进行粗化时的溶液配方为：铬酸200～300g/L，浓硫酸150～300ml/L，温度50～60℃，时间90～120min；敏化时的溶液配方为：胶体钯6～10ml/L，盐酸200～300ml，温度30℃，时间60s；活化时溶液配方：氢氧化钠9～11g/L，温度30℃，时间15～30s；化学镀Ni时溶液配方为：六水合硫酸镍35g/L，次亚磷酸钠25g/L，二水合柠檬酸三钠25g/L，氯化铵35g/L，加入5g/L氨水，温度控制在38℃以下，pH＝8～9，温度40～60min； 在粗化、敏化、活化和化学镀Ni前都需要用去离子水冲洗5min，并烘干；步骤(2)将经过步骤(1)处理后的纤维均匀分布在合金粉末中，形成激光熔覆纤维增强金属基复合涂层的专用粉末，放置于基材的槽内；通过三组纤维编织模板，将纤维编织成平行或交叉网状结构，将编制好的纤维网嵌入基材表面加工好的V型槽或U型槽中，铺上合金粉末，厚度为1.5mm，粉末粒径为20～40μm；其中，合金粉末为Ni基合金、Fe基合金或Al基合金，Ni基合金粉末的化学成分为：C 0.2wt％，Si 2.2wt％，B 1.0wt％，Li 3.0wt％，Fe 8.0wt％，Cr 2.8wt％，余量为Ni；Fe基合金粉末的化学成分为：C 0.02wt％，Si 0.7wt％，Ni 9.2wt％，Y 2.2wt％，Mo 2.1wt％，Cr 17wt％，Mn 0.2wt％，余量为Fe；Al基合金粉末的化学成分为：Zn 6.2wt％，Mg 2.25wt％，Cu 2.3wt％，Zr 0.1wt％，Si 0.12wt％，Fe 0.15wt％，Al2O36.2wt％，余量为Al；步骤(3)采用高功率半导体激光器，在真空室内进行熔覆制备，激光功率为3～8kW，矩形光斑尺寸为200mm×8mm，激光扫描速度为8～50mm/s，保护气体为氩气。