摘要
目前，在我国零件表面的耐蚀、耐磨涂层主要是通过电镀铬、热喷涂或堆焊技术来制备。在热喷涂制备的涂层中，空隙率高(孔隙率1％-2％)、结合强度低;电镀过程中，存在着对环境严重的污染与危害等。超高速熔覆作为一种颠覆性的涂层技术，不仅沉积的扫描速率大大提升，而且能够有效避免传统熔覆搭接的回火问题，使涂层具有更好的抗腐蚀性能。超高速激光熔覆技术属于先进的增材制造、绿色制造领域，是“中国制造2025”的重大战略规划发展方向之一。 本文采用同步送粉的方式，利用自行开发超高速激光熔覆技术，在45钢基体上制备扫描速度分别为40m/min、70m/min以及0.4m/min的Fe基涂层，并进行传统激光熔覆和超高速激光熔覆所制备涂层组织特征及性能比较，同时又利用超高速熔覆技术制备了线扫描速度为40m/min、70m/min的Ni基涂层。利用光学电子显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学工作站、显微硬度计等检测手段，分析样品的组织、形貌、成分以及抗腐蚀性能。使用ANSYSWORKBENCH仿真软件，选用合适的热源模型和边界条件，建立激光熔覆过程中的温度场变化模型，考察超高速激光熔覆以及常规激光熔覆过程中的温度分布情况。结果表明: 超高速熔覆状态以及常规熔覆状态下制备的Fe基涂层厚度分别为100μm(40m/min)、70μm(70m/min)、460μm(0.4m/mm);热影响区宽度为40μm(40m/min)、40μm(70m/min)、1180μm(0.4m/min);超高速熔覆状态下的涂层晶粒更加细小;涂层(70m/min)显微硬度比常规熔覆涂层提高180Hv0.2，比基体45钢硬度提高350Hv0.2;扫描速度70m/min条件下制备涂层的腐蚀电位Ecorr比45steel提高0.571V;而随着扫描速度的增加，所制备涂层的腐蚀电流密度逐渐减小，速度为70m/min腐蚀电流密度Icorr比45steel降低2.463(μA·cm-2)。 超高速激光熔覆状态下Ni基涂层(Inconel 625)的厚度分别为150um(40m/min)、80μm(70m/min)，热影响区厚度约为70μm(40mmin)、65μm(70m/min);涂层硬度分布较为均匀，在线扫描速度为70m/min下制备的涂层硬度可达300Hv0.2;速度为70m/min涂层的腐蚀电位Ecorr比45steel提高0.44V;速度为70m/min腐蚀电流密度Icorr比45steel降低0.36(μA·cm-2)。 在超高速熔覆状态所制备的涂层均具有良好的抗腐蚀性能和更加细小的晶粒组织。同时热影响区范围显著降低，这与温度场的模拟结果相似。分析发现，在超高速熔覆过程中发生溶质截留现象，这是导致涂层稀释率低以及具有良好性能的主要原因。
NETL