[发明专利]一种三金属复合板材的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合板材的制造,特别是涉及一种激光熔覆三金属复合板材的制造方法。

背景技术

金属板材广泛应用于石油、化工、冶金、机械、医疗、轻工等各行各业，但大部分板材在使用时往往需要的只是其表面一层的性能，如磨损、腐蚀等，但制造时往往又需要整体制造，而某些高质量，高性能的金属板材我国还不具备生产的实力，多从国外进口，从而使某些具有高性能或特殊性能的板材价格较昂贵，同时也是资源的一种浪费。

鉴于此种情况，目前一种方法主要是采用电镀，喷涂等方法改变材料的表面性能，提高材料的利用率，而电镀，喷涂等方法属于分子间的结合，无法形成冶金结合，结合强度差，且涂层厚度较薄，而且由气孔率，涂层不致密；另一种方法是制造复合板材，它既具有复层材料的耐腐蚀、耐热、耐磨损等特殊性能，基层又具有结构要求的强度和刚度。

目前复合板材的制造主要方法有，高温烧结复合、爆炸复合、轧制复合、爆炸轧制复合等。高温烧结主要是在基材金属板上覆盖一层功能材料粉末，在高温下进行烧结，这中方法生产效率较低，浪费能源；爆炸复合及爆炸成型工艺是复合技术中最重要的技术，主要采用炸药作能源进行金属间焊接复合。该技术是一门介于金属物理学、爆炸物理学和焊接工艺学之间的边缘学科，对于不同金属材料的物理和化学性能，以及炸药的配置技术要求由非常深入的了解，因此技术门槛较高；轧制复合是采用压力加工工艺生产金属复合板的方法，由冷轧复合和热轧复合两种，其基本原理是将需要复合的两种金属按一定的配比和要求，送入轧机进行轧制，在轧机强大压力作用下，或与热作用相结合，使复合的两种金属板在整个截面上发生塑性变形，促使待复合表面变形、结晶、活化，随之形成平面状的冶金复合。但该方法要求具有强大压力的轧制设备及生产复合板的专业技术。

因此，选择适当的制造多金属复合板材的工艺，是所属领域亟待解决的课题。

激光熔覆是利用高能量密度的激光束在瞬间将零件基体表面微熔，同时使基材表面预置的金属合金粉末熔化，并快速凝固获得与基体成冶金结合，形成一种新型的复合材料，并且熔覆组织致密，从而达到恢复工件原设计尺寸形态和表面涂层强化的性能，并提高再建区域抗原工况环境的能力。

激光成型就是利用激光反复熔覆，在基材表面制备一种新的材料，并与基体形成冶金结合的再制造技术。

目前，关于利用激光熔覆工艺制备设备部件的专利和报道很多：例如，公开号为CN101205598的中国发明专利申请给出的《一种沉没辊轴套及其制造方法》，由不锈钢基体1和钴基激光熔覆层2两部分组成,钴基激光熔覆层2覆盖在不锈钢基体1之上，其制造方法,如下:1.加工不锈钢基体1;2.机械加工;3.激光熔覆,在不锈钢基体1外圆上,先熔覆打底层,再熔覆功能层;激光熔覆工艺参数为:激光功率3000～5000W,光斑直径为2～5MM,扫描速度2～10MM/S;4.机械加工至设计尺寸。

公开号为CN 1932079的中国发明专利申请给出的《一种冶金热轧辊表面激光纳米陶瓷合金化工艺》，其特征在于它包括以下工艺过程:(1)机加工轧辊去掉表面疲劳层,得到所需尺寸和形状,然后对激光将要辐照处理的一面进行研磨,去油污和适当的清洗;(2)用酚醛树脂粘接剂将纳米碳化物陶瓷涂料混合均匀,然后均匀地涂在预处理后的轧辊表面,预涂厚度为0.01～0.05MM,然后风干;(3)选用高功率CO₂激光器对轧辊外表面预涂的纳米陶瓷涂料层进行快速扫描;工艺参数如下:激光功率P=1000～10000W,扫描速度V=1.5～20M/MIN,搭接率为15～35%,光斑直径为D=0.6～5MM。