专利名称：一种用于修复可焊性差的金属工件的复合堆焊涂层结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于修复可焊性差的金属工件的复合堆焊涂层结构。
背景技术：
与火焰喷焊和电镀等传统的表面涂层技术相比，激光熔覆(亦称激光堆焊)技术具有熔覆层与基体结合牢固、稀释率低、热变形小等优点，在实际生产中获得了一定程度的应用。但激光熔覆技术作为修复技术存在一个较大问题，就是在高碳合金钢、铸铁和有色金属等可焊性差的工件上进行熔覆修复时容易产生裂纹。产生裂纹的主要原因在于激光熔覆时工件表面必然产生一定深度(约0. 05-0. 25 mm)的熔合区，熔合区存在着拉应力，与此同时，可焊性差的工件塑韧性差，拉应力得不到释放，就容易导致开裂，熔合区深度越大，裂纹倾向越大。一些相关人士采用激光熔覆过渡涂层的方法解决可焊性差的工件上的裂纹问题，也就是先在工件上制备一层塑韧性好的激光熔覆层，然后在其上再制备工件表面所需 要的激光熔覆层(大多数情况下是高硬度或较高硬度的熔覆层)。尽管塑韧性好的激光熔覆过渡层能够减少涂层总体应力，进而减少熔覆层开裂倾向，但由于激光熔覆的特点，工件表面必须有一定深度的熔合区，否则熔覆层和工件结合强度过低，熔覆层容易剥落，这样工件表面还是存在一定拉应力和因此导致的开裂倾向。因此，采用激光熔覆过渡涂层的方法没有彻底解决焊接性能差的工件上的激光熔覆层开裂问题。另外，尽管激光熔覆技术相对传统堆焊技术而言对工件基体热输入量少，但激光熔覆技术热影响区的深度(一般而言，热影响区的深度不少于0. 25 mm)还是不可忽视，这会导致工件表面产生组织变化，这种变化对于焊接性能差的工件而言往往会带来不利影响。象轧辊和精密模具的表面这样承受大载荷的高应力部位，组织变化会导致其承载能力的削弱与寿命降低，同时往往能诱发工件表面在工作过程中萌生裂纹，降低工件性能。微弧火花沉积(亦称电火花沉积)技术具有如下一些优点修复层或强化层与工件基体为结合强度高的冶金结合；工件表面熔化区和热影响区深度很小(熔合区深度约0.01mm，热影响区深度约0.02 mm);设备费用低，结构较为简单，重量轻，携带方便，使用灵活等。微弧火花沉积技术已成功应用于刀具和模具等零件的修复，但该技术的最大问题是涂层沉积速度慢，对于需要堆焊修复的涂层厚度较大(涂层厚度> 0. 35 mm)，尤其是对于需要较大面积且涂层厚度较大的零件修复这种情况来说，微弧火花沉积技术一般而言是不适合的。在很多情况下，废旧零件的修复首先需要经过机械加工去除表面的磨损、腐蚀、疲劳和裂纹层，然后堆焊加厚修复，最后再加工去除余量至零件原始尺寸和表面粗糙度，堆焊修复量并非很小，因此这个不足极大限制了这项技术的应用。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单的用于修复可焊性差的金属工件的复合堆焊涂层结构。为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案包括采用微弧火花沉积技术在工件表面上沉积一层塑韧性好的中间涂层，及在中间涂层上采用激光熔覆的方法快速制备的外部涂层。进一步地，所述中间涂层的厚度为0. 05-0. 35 mm。本实用新型的用于修复可焊性差的金属工件的复合堆焊涂层结构，由于采用“激光熔覆-微弧火花沉积复合修复技术”，将激光熔覆技术和微弧火花沉积技术结合起来，充分利用各自的优缺点，达到了在可焊性差的工件上进行修复时涂层不会开裂，基本不改变修复工件表面的组织和性能，修复速度又较快的目的。
图I为本实用新型用于修复可焊性差的金属工件的复合堆焊涂层结构的示意图。
具体实施方式
本实施例中，参照图I所示，该用于修复可焊性差的金属工件的复合堆焊涂层结 构，包括采用微弧火花沉积技术在工件表面2上沉积一层塑韧性好的中间涂层1，及在中间涂层I上采用激光熔覆的方法快速制备的外部涂层3。其中，所述中间涂层I的厚度为0. 05-0. 35 mm。微弧火花沉积技术可以避免工件表面2产生较大的熔化区和热影响区，防止工件表面修复层产生裂纹，基本不改变修复工件表面的组织和性能，塑韧性好的中间涂层同时起着减缓复合涂层应力集中的目的，而激光熔覆技术起着快速修复的作用。这样，就可以充分发挥激光熔覆技术和微弧火花沉积技术各自的优势，避免各自的不足，从而达到较完美修复可焊接性差的工件的目的。其中，激光熔覆技术的优点是修复速度较快，缺点是熔合区深度相对较大(约0.05-0.25 mm),熔合区拉应力相对较大，因而在可焊性差的工件上进行修复容易产生裂纹，另外，热影响区深度(一般不少于0.25 mm)较大，可能降低工件表面性能。微弧火花沉积技术的优点是熔合区深度很小(约0.01 mm),熔合区拉应力很小，在可焊性差的工件上采用塑韧性好的电极材料进行修复不易产生裂纹，热影响区深度(约0. 02 mm)也很小，基本不会改变修复工件表面的组织和性能，缺点是修复速度慢。本发明，即“激光熔覆-微弧火花沉积复合修复技术”，将激光熔覆技术和微弧火花沉积技术结合起来，充分利用各自的优缺点，达到了在可焊性差的工件上进行修复时涂层不会开裂，基本不改变修复工件表面的组织和性能，修复速度又较快的目的。本实用新型的用于修复可焊性差的金属工件的复合堆焊涂层结构，由于采用“激光熔覆-微弧火花沉积复合修复技术”，将激光熔覆技术和微弧火花沉积技术结合起来，充分利用各自的优缺点，达到了在可焊性差的工件上进行修复时涂层不会开裂，基本不改变修复工件表面的组织和性能，修复速度又较快的目的。以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。
权利要求1.一种用于修复可焊性差的金属工件的复合堆焊涂层结构，其特征在于包括采用微弧火花沉积技术在工件表面上沉积一层塑韧性好的中间涂层，及在中间涂层上采用激光熔覆的方法快速制备的外部涂层。
2.根据权利要求I所述的用于修复可焊性差的金属工件的复合堆焊涂层结构，其特征在于所述中间涂层的厚度为O. 05-0. 35 mm。
专利摘要本实用新型的用于修复可焊性差的金属工件的复合堆焊涂层结构，包括采用微弧火花沉积技术在工件表面上沉积一层塑韧性好的中间涂层，及在中间涂层上采用激光熔覆的方法快速制备的外部涂层。由于采用“激光熔覆-微弧火花沉积复合修复技术”，将激光熔覆技术和微弧火花沉积技术结合起来，充分利用各自的优缺点，达到了在可焊性差的工件上进行修复时涂层不会开裂，基本不改变修复工件表面的组织和性能，修复速度又较快的目的。
文档编号B23K26/34GK202543329SQ20122003166
公开日2012年11月21日 申请日期2012年2月1日 优先权日2012年2月1日
发明者张小萍, 李胜, 谢春晓, 韩立发 申请人:东莞理工学院