seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 銅和銅合金由於(yu) 具備良好的導電導熱性能及機械加工性能，在機械製造、電器電子、冶金、海洋裝備等眾(zhong) 多領域得到廣泛應用。隨著工業(ye) 的發展，傳(chuan) 統的銅性能已無法滿足使用條件，尤其是在一些特殊的領域，嚴(yan) 苛的服役環境對銅件的性能提出了更高要求，例如要求高強高導電性的電磁炮導軌，要求高耐磨、高耐熱性的連鑄結晶器，鋁板軋製生產(chan) 線的銅軋輥等，在生產(chan) 過程中，銅表麵要不斷地經受高溫、高壓或強磨損，工作環境極其惡劣。提高銅合金表麵性能的方法有電鍍、鑄滲、熱噴塗等，這些方法在一定程度上都存在一定缺陷，電鍍對環境造成較嚴(yan) 重汙染、鑄滲易產(chan) 生氣孔缺陷、熱噴塗界麵難以達到冶金結合，反複熱衝(chong) 擊塗層易脫落。

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;"> 圖1 傳(chuan) 統工藝方式存在的缺陷

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 激光熔覆作為(wei) 表麵改性的一種重要手段，具有靈活性高、對工件熱影響小、塗層與(yu) 基體(ti) 結合強度高等優(you) 點，通過該技術可以得到組織細密、性能優(you) 良的塗層。但是，由於(yu) 銅表麵對激光束具有較高的反射率，所以在銅表麵做激光熔覆較為(wei) 困難。

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 本文為(wei) 中科煜宸針對連鑄結晶器、銅軋輥表麵激光熔覆製備功能塗層所做的部分工作進行簡單闡述。

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 利用體(ti) 式顯微鏡、金相顯微鏡對激光熔覆層表麵形貌特征、塗層截麵顯微組織特征和界麵結合狀態進行分析，利用能譜分析（EDS，Nano Xflash Detector 5010，Bruker）對熔覆層化學成分進行研究,利用維氏顯微硬度儀(yi) （SHIMAZDZU）對塗層顯微硬度進行表征。

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 熔覆層宏觀形貌

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;"> （a）

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;"> （b）

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 圖2 不同工藝參數下激光熔覆層表麵形貌

seline;"> （a）

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;"> （b）

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;"> （c）

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;"> （d）

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 圖3 不同工藝參數下激光熔覆層截麵形貌

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 熔覆層顯微組織及界麵結合狀態

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 采用金相顯微鏡對Cu基體(ti) 及激光熔覆層顯微組織進行觀察，分析發現熔覆層組織細小致密，主要由枝晶及細小的等軸晶組成。熔覆層未見氣孔、裂紋等缺陷產(chan) 生，在界麵位置熔覆層組織更加細小，且在熔覆層底部出現明顯的駝峰現象。

seline;"> （a）Cu基體(ti) 顯微組織50×

seline;"> （b）熔覆層底部顯微組織10×

seline;"> （c）熔覆層底部界麵顯微組織50×

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;"> 圖5 熔覆層表麵顯微組織形貌及晶粒度分析50×

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 利用能譜分析（EDS，Nano Xflash Detector 5010，Bruker）對熔覆層及Cu基體(ti) 化學成分進行研究，分析發現Cu元素由基體(ti) 越過界麵向熔覆層表麵逐步擴散，元素含量逐步降低；Ni元素由熔覆層越過界麵向Cu基體(ti) 擴散，此外，Cr元素由熔覆層也向Cu基體(ti) 擴散。因此可見，熔覆層元素與(yu) Cu基體(ti) 元素在界麵位置發生元素的相互擴散，實現了界麵區域良好的冶金結合。

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;"> Cu

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;"> Ni

seline;"> Cr

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 圖6 熔覆層能譜分析（Cu、Ni、Cr元素）

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 熔覆層顯微硬度

seline;"> （a）不同功率P熔覆層顯微硬度值

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;"> （b）不同粉體(ti) 材料熔覆層顯微硬度值

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 圖7 不同工藝參數熔覆層顯微硬度測試

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 研究了不同激光功率P、不同掃描速度v、不同送粉量S及不同Ar氣保護流量等參數對銅表麵激光熔覆層性能的影響，圖7（a）為(wei) 不同激光功率P條件下的熔覆層顯微硬度曲線圖，圖7（b）為(wei) 不同粉體(ti) 材料熔覆層顯微硬度曲線圖。

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 應用案例

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 中科煜宸采用自主研發的銅和銅合金專(zhuan) 用激光熔覆裝備，對鋁板軋製鈹青銅輥進行表麵熔覆層製備。裝備主要包括激光器、光纖、水冷機、KUKA機械手、送粉器、專(zhuan) 用加工頭、轉台等。

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 圖8 中科煜宸銅和銅合金激光熔覆裝備

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 該套裝備相比傳(chuan) 統激光熔覆裝備具有以下特點：

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> ◆自動化程度高

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> ◆裝備性能穩定

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> ◆加工過程激光熔池穩定

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> ◆單位麵積熱輸入量低

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> ◆塗層熔覆效率高

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 此外，在粉體(ti) 材料選擇方麵，該裝備可以對Fe基、Ni基、Co基及陶瓷材料進行熔覆，解決(jue) 了銅和銅合金表麵對激光束高反的難題，有效實現了銅表麵激光熔覆製備異種金屬材料。

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> （a）激光熔覆前

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seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> （b）激光熔覆結束

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;">

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> （c）磨床磨削加工

seline;color:#5D5D5D;text-indent:0px;background-color:#FFFFFF;"> 圖9 銅軋輥表麵激光熔覆製備耐磨塗層