[发明专利]一种铜表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆层的制备方法

权利要求书

1.一种铜表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆层的制备方法，其步骤如下：

(1)原位自生陶瓷增强熔覆粉末的制备

原位自生陶瓷增强熔覆粉末由陶瓷增强相材料和铜粉组成，陶瓷增强相材料由Al粉、ZrO₂粉和LaB₆组成，陶瓷增强相材料的摩尔比为，Al:ZrO₂:LaB₆＝3:3:1；

按照上述粉末配比，准确称量，将各组分放入V型混料机中混粉，干燥，去除粉末中的水分，制得混合熔覆粉末；

(2)纯铜基板的制备

选用铜基板，使用砂纸打磨纯铜表面，去除表面污渍、氧化物等；使用无水乙醇擦拭待熔覆表面；使用毛刷在纯铜表面涂刷一层碳素墨水，干燥，得纯铜基板；

(3)铜表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆层的制备

将步骤(2)所得纯铜基板固定在数控机床上，纯铜基板随数控机床移动，利用旁轴送粉器将粉末送达激光器发出的激光作用处，形成熔覆层，激光熔覆结束后，空冷至室温，得到铜表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆层；

所述步骤(3)中反应生成的La₂O₃含量占总量的0.5～1.5wt.％；

所述步骤(1)中所述陶瓷增强相材料在原位自生陶瓷增强熔覆粉末中的含量为4～12wt.％；

所述步骤(1)中所述铜粉的平均粒度为53～75μm，纯度为99.9％；Al粉的平均粒度为38～75μm，纯度为99.5％；ZrO₂粉的平均粒度为25～48μm，纯度为99.9％；LaB₆的平均粒度为25～48μm，纯度为99.5％。

2.根据权利要求1所述的铜表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆层的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中所述V型混料机的转度为15r/min，混粉时间为2小时；所述步骤(1)中所述干燥在烘干箱中进行，干燥温度为120℃，干燥时间为1小时。

3.根据权利要求2所述的铜表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆层的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中所述干燥在烘干箱中进行，干燥温度为120℃，干燥时间为10分钟。

4.根据权利要求3所述的铜表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆层的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中所述数控机床的移动速度为1～2mm/s。

5.根据权利要求4所述的铜表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆层的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中所述激光器范围功率为1.8～2.4kW。

6.根据权利要求5所述的铜表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆层的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中所述旁轴送粉器的送粉量为1～3g/min；载气为氩气，同时充当保护气，送气量为2～6L/min；所述步骤(3)中搭接率为30～50％。

7.根据权利要求6所述的铜表面激光原位合成稀土氧化物陶瓷熔覆层的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中熔覆前采用1500W激光功率对纯铜表面进行预热处理5分钟，使铜基板温度达到约500℃，随后进行激光熔覆。