本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁合金激光熔覆Si-Al2O3-Cu-Al耐磨涂層的方法。
背景技術(shù)：
材料學(xué)科學(xué)家及工程技術(shù)人員一直對(duì)鋁基材料進(jìn)行不斷深入的研究，鋁基材料也由傳統(tǒng)的鑄造鋁合金發(fā)展到改性鋁合金和鋁基復(fù)合材料。鋁基復(fù)合材料使得鋁合金的耐磨性和強(qiáng)度等綜合機(jī)械性能到了大幅度提高。然而，鋁基材料熔點(diǎn)低、硬度低和耐磨性差的缺陷仍沒(méi)有得到根本的克服，這在很大程度上限制了鋁合金的應(yīng)用范圍。多年來(lái)，為了克服鋁合金的不足，鋁合金的整體改性和表面改性一直是人們努力的方向。
激光熔覆技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)及激光熔覆涂層的優(yōu)異性能，各國(guó)學(xué)者和技術(shù)人員均在不斷地對(duì)其進(jìn)行深入研究，不斷地開(kāi)拓其應(yīng)用領(lǐng)域。隨著材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用科學(xué)、自動(dòng)控制技術(shù)及激光熔覆技術(shù)自身的發(fā)展，激光熔覆技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的多個(gè)方面已獲得應(yīng)用或者存在巨大潛在應(yīng)用。
通過(guò)在普通材料表面激光熔覆具有特定性能的異質(zhì)村料，可以獲得具有特定性能的優(yōu)質(zhì)涂層，達(dá)到對(duì)普通材料表面改性的目的，延長(zhǎng)零部件使用壽命，擴(kuò)大普通材料的使用范圍。這種表面改性包括改善材料表面的強(qiáng)度、耐磨性、耐腐蝕性(包括酸、堿、鹽腐蝕及氣體腐蝕)及耐高溫性等。
但鋁合金在空氣中極易被氧化，在表面生成一層氧化膜。鋁合金表面的氧化膜的熔點(diǎn)很髙，不易熔化，且其比重比鋁大，因而就會(huì)在激光熔覆產(chǎn)生的熔池中下沉，在界面上形成夾雜或者氣孔，影響熔覆質(zhì)量。要想獲得高質(zhì)量的涂層，就想要辦法盡量除去氧化膜。目前去除Al2O3的方法有機(jī)械法、自造渣元素法及綜合法等。這幾種方法中，綜合法操作較為復(fù)雜，不適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用，主要局限于實(shí)驗(yàn)室研究；機(jī)械法因?yàn)槠洳僮骱?jiǎn)單，應(yīng)用較廣泛，但去除氧化膜不徹底，效果不理想；自造渣元素法目前已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到成功應(yīng)用。因此鋁合金表面進(jìn)行激光熔覆還有難以克服的缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種鋁合金激光熔覆耐磨涂層的方法，能夠大幅提高鋁合金的耐磨性能。
本發(fā)明的在先申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N“一種鋁合金激光熔覆Si-Cr-B-W-Al耐磨涂層的方法”，其在鋁合金表面熔覆一層Si-Cr-B-W-Al耐磨涂層，大大提高了鋁合金的耐磨性能。但由于其采用W，其加工困難、熔融共混也存在一定難度，因此本發(fā)明對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，以找到替換W的物質(zhì)。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種鋁合金激光熔覆耐磨涂層的方法，其包括：
(1)將鋁合金基材噴砂粗化處理，粗糙度大于Ra25；
(2)將噴砂粗化處理后的鋁合金基材除去表面雜質(zhì)；
(3)將10-15wt％Si、4-10wt％Al2O3、1-5wt％Cu和余量鋁的復(fù)合粉末混合均勻，研磨后調(diào)配成料漿；
(4)將所述料漿均勻的涂覆于鋁合金基材表面，在100-140℃下干燥；
(5)采用激光熔覆，其激光功率為2-10kW，光斑寬度3-10mm，掃描速度2-5mm/s，將所述熔覆，得到熔覆于鋁合金表面的Si-Al2O3-Cu-Al耐磨涂層。
本發(fā)明的涂層中，銅的加入，使得合金具有優(yōu)良的減摩作用，同時(shí)在熔覆層與鋁合金基材表面形成穩(wěn)定的金屬間化合物Al2Cu和Al2Cu3等，提供了優(yōu)良的結(jié)合強(qiáng)度。
本發(fā)明通過(guò)激光熔覆，在鋁合金表面熔覆一層Si-Al2O3-Cu-Al耐磨涂層，其硬度大于295HV0.2，較基體鋁合金性能提高4倍以上。大大增加了鋁合金的耐磨性能。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1
一種鋁合金激光熔覆Si-Al2O3-Cu-Al耐磨涂層的方法，其包括：
(1)將鋁合金基材噴砂粗化處理，粗糙度大于Ra25；
(2)將噴砂粗化處理后的鋁合金基材除去表面雜質(zhì)；
(3)將10wt％Si、4wt％Al2O3、1wt％Cu和余量鋁的復(fù)合粉末混合均勻，研磨后調(diào)配成料漿；
(4)將所述料漿均勻的涂覆于鋁合金基材表面，在100℃下干燥；
(5)采用激光熔覆，其激光功率為2kW，光斑寬度3mm，掃描速度2mm/s，將所述熔覆，得到熔覆于鋁合金表面的Si-Al2O3-Cu-Al耐磨涂層。
本發(fā)明通過(guò)激光熔覆，在鋁合金表面熔覆一層Si-Al2O3-Cu-Al耐磨涂層，其硬度為298HV0.2。
實(shí)施例2
一種鋁合金激光熔覆Si-Al2O3-Cu-Al耐磨涂層的方法，其包括：
(1)將鋁合金基材噴砂粗化處理，粗糙度大于Ra25；
(2)將噴砂粗化處理后的鋁合金基材除去表面雜質(zhì)；
(3)將15wt％Si、10wt％Al2O3、5wt％Cu和余量鋁的復(fù)合粉末混合均勻，研磨后調(diào)配成料漿；
(4)將所述料漿均勻的涂覆于鋁合金基材表面，在140℃下干燥；
(5)采用激光熔覆，其激光功率為10kW，光斑寬度10mm，掃描速度5mm/s，將所述熔覆，得到熔覆于鋁合金表面的Si-Al2O3-Cu-Al耐磨涂層。
本發(fā)明通過(guò)激光熔覆，在鋁合金表面熔覆一層Si-Al2O3-Cu-Al耐磨涂層，其硬度位297HV0.2。
實(shí)施例3
一種鋁合金激光熔覆Si-Al2O3-Cu-Al耐磨涂層的方法，其包括：
(1)將鋁合金基材噴砂粗化處理，粗糙度大于Ra25；
(2)將噴砂粗化處理后的鋁合金基材除去表面雜質(zhì)；
(3)將13wt％Si、7wt％Al2O3、3wt％Cu和余量鋁的復(fù)合粉末混合均勻，研磨后調(diào)配成料漿；
(4)將所述料漿均勻的涂覆于鋁合金基材表面，在100℃下干燥；
(5)采用激光熔覆，其激光功率為6kW，光斑寬度4mm，掃描速度3mm/s，將所述熔覆，得到熔覆于鋁合金表面的Si-Al2O3-Cu-Al耐磨涂層。
本發(fā)明通過(guò)激光熔覆，在鋁合金表面熔覆一層Si-Al2O3-Cu-Al耐磨涂層，其硬度大于302HV0.2。
實(shí)施例4
一種鋁合金激光熔覆Si-Al2O3-Cu-Al耐磨涂層的方法，其包括：
(1)將鋁合金基材噴砂粗化處理，粗糙度大于Ra25；
(2)將噴砂粗化處理后的鋁合金基材除去表面雜質(zhì)；
(3)將14wt％Si、5wt％Al2O3、3wt％Cu和余量鋁的復(fù)合粉末混合均勻，研磨后調(diào)配成料漿；
(4)將所述料漿均勻的涂覆于鋁合金基材表面，在110℃下干燥；
(5)采用激光熔覆，其激光功率為8kW，光斑寬度6mm，掃描速度3mm/s，將所述熔覆，得到熔覆于鋁合金表面的Si-Al2O3-Cu-Al耐磨涂層。
本發(fā)明通過(guò)激光熔覆，在鋁合金表面熔覆一層Si-Al2O3-Cu-Al耐磨涂層，其硬度大于306HV0.2。