本发明涉及激光熔覆，尤其涉及一种铜基材表面红外-蓝光复合激光熔覆方法。
背景技术：
1、铜基材因其卓越的导热性能，在工业和科技领域的许多应用中扮演着重要角色，例如，连铸结晶器中的铜板(或铜管)。为了适应高磨损环境下的应用需求(如在钢坯从结晶器中拉出的过程中，铜板表面容易遭受到严重的磨损)，通过表面改性技术在其表面制备耐磨涂层成为一种行之有效的方法。
2、目前，铜基材表面制备耐磨涂层的常见方法包括电镀和热喷涂，但这些方法存在涂层易剥落、能耗高、工艺较繁琐的问题，电镀过程中使用的化学物质会对环境造成污染，并影响操作人员的健康。
3、激光熔覆技术被认为是制备涂层的一种绿色环保工艺，但是目前在铜基材表面制备高质量耐磨涂层仍旧是一大难题，尤其是对于cucrzr合金、cuag合金、cunibezr合金等铜基材，现有激光熔覆技术在铜基材表面形成高质量耐磨涂层困难、耐磨涂层与铜基材结合强度不足、耐磨涂层整体质量不佳，存在裂纹或气孔等缺陷。
4、综上所述，开发一种能够实现在铜基材表面制备出高质量的耐磨涂层的激光熔覆方法非常必要。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种铜基材表面红外-蓝光复合激光熔覆方法，用以解决现有激光熔覆技术在cucrzr合金、cuag合金、cunibezr合金等铜基材表面形成高质量耐磨涂层困难、耐磨涂层与铜基材结合强度不足、耐磨涂层整体质量不佳等问题中的至少一个。
2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
3、本发明提供了一种铜基材表面红外-蓝光复合激光熔覆方法，包括以下步骤：
4、s1、对铜基材表面进行表面处理；
5、s2、向铜基材表面发射红外-蓝光同轴复合激光以及输送金属粉末，按照预定熔覆轨迹扫描，进行激光熔覆，在铜基材表面得到所需熔覆层；
6、铜基材为cucrzr合金、cuag合金、cunibezr合金中的至少一种；
7、金属粉末为ni基合金、co基合金、nial基合金中的至少一种；
8、复合激光束与铜基材表面法线呈5°～20°。
9、进一步，步骤s2中，激光熔覆的工艺参数包括：蓝光激光功率为1000w～1200w，红外激光功率为1500w～4000w，扫描速度为0.12m/min～0.60m/min，送粉速率为5g/min～20g/min。
10、进一步，蓝光激光功率为1100w～1200w；和/或，
11、红外激光功率为1800w～2200w；和/或，
12、扫描速度为0.18m/min～0.30m/min；和/或，
13、送粉速率为10g/min～15g/min。
14、进一步，当金属粉末为ni基合金或者co基合金，红外激光功率为1800w～2000w；或者，
15、当金属粉末为nial基合金，红外激光功率为2000w～2200w。
16、进一步，步骤s2中，激光熔覆的工艺参数还包括：搭接率为30％～50％，光斑直径为2.2mm～3mm。
17、进一步，步骤s2中，金属粉末的粒径范围为45μm～125μm。
18、进一步，步骤s2中，在进行激光熔覆前，对金属粉末进行干燥处理，干燥温度为105℃～150℃，干燥时间为5min～30min。
19、进一步，当金属粉末为ni基合金或者co基合金，金属粉末的粒径范围为75μm～125μm，干燥温度为120℃～150℃；或者，
20、当金属粉末为nial基合金，金属粉末的粒径范围为75μm～109μm，干燥温度为120℃～150℃。
21、进一步，步骤s2中，激光熔覆的工艺参数还包括：送粉气流量为9l/min～12l/min，保护气流量为10l/min～14l/min；和/或，
22、步骤s1中，表面处理包括粗糙化处理，使铜基材表面的粗糙度ra为3.2μm～50μm；和/或，
23、步骤s2中，熔覆轨迹包括单向移动、往复移动的一种或者其组合。
24、本发明还提供了一种铜基材，铜基材表面包括耐磨涂层，耐磨涂层采用如上所述的红外-蓝光复合激光熔覆方法制备得到。
25、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
26、(1)本发明提供了一种铜基材表面红外-蓝光复合激光熔覆方法，采用“红外激光”和“蓝光”同轴复合激光熔覆铜基材，利用两种激光的特性来优化熔覆过程：1)蓝光用于形成熔池；2)红光用于深入熔覆；通过选择合适的金属粉末(ni基合金、co基合金、nial基合金)，以及合适的激光熔覆参数(如：复合激光束与铜基材表面法线呈5°～20°)，以更好地发挥红光和蓝光的协同效应，从而提高了熔覆层与铜基材的冶金结合强度和熔覆层的整体质量，减少熔覆涂层中裂纹、气孔等缺陷，实现了在铜基材表面制备出高质量的耐磨涂层。采用本发明提供的方法在铜基材表面制备得到的耐磨涂层与铜基材的界面剪切强度至少在280mpa以上，且大多数情况下可以达到300mpa以上，相比于现有技术中的耐磨涂层与铜基材的界面剪切强度(普遍在100mpa以下)，本发明方法制备的耐磨涂层(即熔覆层)与铜基材的结合强度有显著提高。
27、(2)在一些优选的实施方式中，根据铜合金基材和金属粉末的特性，本发明通过选择具有协同关系的激光熔覆的优选工艺参数，包括：红光和蓝光的功率分配(蓝光激光功率为1000w～1200w，红外激光功率为1500w～4000w)，扫描速度(0.12m/min～0.60m/min)，送粉速率(5g/min～20g/min)，有助于更好地发挥红光和蓝光在激光熔覆过程中的协同效应，提高熔覆层与铜基材的冶金结合强度和熔覆层的质量；选择更为优选的红光和蓝光的功率分配(蓝光激光功率为1100w～1200w，红外激光功率为1800w～2200w)，扫描速度(0.18m/min～0.30m/min)，送粉速率(10g/min～15g/min)，可以进一步提高熔覆层与铜基材的冶金结合强度和熔覆层的质量。
28、(3)在一些优选的实施方式中，根据铜合金基材和金属粉末的特性，本发明通过选择具有协同关系的激光熔覆的优选工艺参数，包括：搭接率(30％～50％)，光斑直径(2.2mm～3mm)，有助于更好地发挥红光和蓝光在激光熔覆过程中的协同效应，提高熔覆层与铜基材的冶金结合强度和熔覆层的质量。
29、(4)在一些优选的实施方式中，根据铜合金基材和金属粉末的特性，本发明通过选择与激光熔覆参数相匹配的最佳金属粉末粒径(45μm～125μm)，有助于更好地发挥红光和蓝光在激光熔覆过程中的协同效应，提高熔覆层与铜基材的冶金结合强度和熔覆层的质量。针对不同类型金属粉末，选择更优选的粉末粒径，可以进一步提高熔覆层的质量以及与铜基材的冶金结合强度。
30、(5)在一些优选的实施方式中，根据金属粉末的特性，本发明在激光熔覆前对金属粉末进行干燥处理，通过选择合适的干燥温度(105℃～150℃)和时间(5min～30min)，可以确保金属粉末在激光熔覆过程中达到最佳状态，从而更好地发挥红光和蓝光激光的协同效应，提高熔覆层的质量以及与铜基材的冶金结合强度。针对不同类型金属粉末，选择更优选的干燥温度，可以进一步提高熔覆层的质量以及与铜基材的冶金结合强度。
31、(6)在一些优选的实施方式中，根据铜合金基材和金属粉末的特性，本发明通过选择与激光熔覆参数相匹配的最佳送粉气流量(9l/min～12l/min)、保护气流量(10l/min～14l/min)，有助于更好地发挥红光和蓝光在激光熔覆过程中的协同效应，提高熔覆层与铜基材的冶金结合强度和熔覆层的质量。
32、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
1.一种铜基材表面红外-蓝光复合激光熔覆方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的红外-蓝光复合激光熔覆方法，其特征在于，步骤s2中，所述激光熔覆的工艺参数包括：蓝光激光功率为1000w～1200w，红外激光功率为1500w～4000w，扫描速度为0.12m/min～0.60m/min，送粉速率为5g/min～20g/min。
3.根据权利要求2所述的红外-蓝光复合激光熔覆方法，其特征在于，所述蓝光激光功率为1100w～1200w；和/或，
4.根据权利要求3所述的红外-蓝光复合激光熔覆方法，其特征在于，当金属粉末为ni基合金或者co基合金，所述红外激光功率为1800w～2000w；或者，
5.根据权利要求1所述的红外-蓝光复合激光熔覆方法，其特征在于，步骤s2中，所述激光熔覆的工艺参数还包括：搭接率为30％～50％，光斑直径为2.2mm～3mm。
6.根据权利要求1所述的红外-蓝光复合激光熔覆方法，其特征在于，步骤s2中，所述金属粉末的粒径范围为45μm～125μm。
7.根据权利要求6所述的红外-蓝光复合激光熔覆方法，其特征在于，步骤s2中，在所述进行激光熔覆前，对金属粉末进行干燥处理，干燥温度为105℃～150℃，干燥时间为5min～30min。
8.根据权利要求7所述的红外-蓝光复合激光熔覆方法，其特征在于，当金属粉末为ni基合金或者co基合金，所述金属粉末的粒径范围为75μm～125μm，所述干燥温度为120℃～150℃；或者，
9.根据权利要求1所述的红外-蓝光复合激光熔覆方法，其特征在于，步骤s2中，所述激光熔覆的工艺参数还包括：送粉气流量为9l/min～12l/min，保护气流量为10l/min～14l/min；和/或，
10.一种铜基材，其特征在于，所述铜基材表面包括耐磨涂层，所述耐磨涂层采用权利要求1-9任一项所述的红外-蓝光复合激光熔覆方法制备得到。
