发明内容
[0005] 为克服现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种在钽金属表面直接进行激光多层熔覆制备具有一定尺寸厚度Ta2O5陶瓷涂层的方法，以期该方法操作简单，对粉末条件限制少，熔覆过程不需要惰性气体保护，制造成本低，涂层熔覆质量优异，应用领域广泛。
[0006] 为了解决以上技术问题，本发明是采取如下技术方案予以实现的。
[0007] 本发明一种钽金属表面激光多层熔覆Ta2O5陶瓷涂层的方法，利用Ta2O5陶瓷粉末良好的透光率，及其与钽基合金优良的相容性，采用粉末预置法在钽基合金表面直接多层熔覆具有一定尺寸厚度的单一Ta2O5陶瓷涂层，具体步骤如下：
[0008] (1)涂层材料为Ta2O5陶瓷，待熔覆Ta2O5陶瓷可选用市场上商业化粉末，纯度>99％；
[0009] (2)基体材料选择钽基合金或纯钽金属，熔覆前表面进行平整打磨去油污；
[0010] (3)激光多层熔覆采用预置粉末法制备。预置法过程如下：首先，将Ta2O5陶瓷粉末预先铺在Ta基体金属表面，铺粉厚度0.8～2mm。随后，进行激光熔覆，熔覆后可形成0.2～0.5mm厚度的Ta2O5陶瓷涂层。再然后，在第一层Ta2O5熔覆层表面直接铺设第二层Ta2O5粉末进行激光熔覆。最后，根据对Ta2O5涂层厚度的最终应用需要可反复叠加多层，直至熔覆后Ta2O5涂层达到所需厚度。
[0011] 进一步的，所述钽基合金为钽钨合金或钽铌合金。
[0012] 与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
[0013] (1)本发明基体金属限定为钽基金属材料，涂层材料限定为Ta2O5陶瓷。考虑到陶瓷涂层与金属材料之间存在明显的热物理性能差异，普遍认为陶瓷与基体金属相容性不好，难以发生良好液相反应。本发明之前少见成功在金属表面直接激光熔覆高质量陶瓷涂层的报道。
[0014] 本发明研制过程中尝试采用Ti和钢铁等其它金属作为基体材料熔覆Ta2O5涂层，研究发现只有钽基金属是最好的基体，可与Ta2O5陶瓷形成良好的液相反应和成形性，其它金属基体表面制备Ta2O5涂层均不能获得良好的成形性。可能的原因，一方面白色的Ta2O5粉末与其它陶瓷材料相比具有很高的透光率，熔覆过程中激光热源因反射损失少，能使Ta2O5粉末和钽金属表层在激光溶池内充分熔化，从而使涂层和基体形成良好的液相反应和冶金结合。另一方面，Ta金属与激光辐照熔化的Ta2O5液相具有良好的相容性和润湿性。
[0015] (2)本发明研制中发现与激光熔覆金属材料涂层相比，由于Ta2O5陶瓷粉末质量较轻、疏松，预铺设0.8-2mm粉末激光熔覆仅能形成0.2-0.5mm厚度的涂层，而一般金属粉末可形成0.6-1.5mm厚的的涂层。因此，为了实现厚Ta2O5陶瓷制备的目的，本方法采用多层叠加熔覆技术。
[0016] (3)由于Ta2O5陶瓷粉末的商业制备方法与真空雾化制备金属粉末有很大差别，市场上所售Ta2O5粉末流动性均难以满足送粉器输送粉末的要求，本发明采用预置粉末法进行激光熔覆。
[0017] (4)本方法制备Ta2O5陶瓷涂层厚度可控，多层熔覆后层与层之间粘结紧密，看不出明显的界面，质量优良。这主要是由于Ta2O5陶瓷熔化后粘度较高，使层与层之间能实现紧密粘附。因此，多层熔覆的时候均不需对表面进行平整打磨即可获得高质量涂层。
[0018] (5)熔覆过程中可不需通入惰性气体进行保护，节约制备成本，操作简单。金属粉末在激光高温溶池中极易发生氧化，因此通常需进行惰性气体保护，同时粉末中一般需添加粘结剂避免惰性气体保护过程中吹散粉末。而陶瓷粉末较轻，更易被惰性气体吹散，粘结剂的添加对涂层纯度又有影响。本方法在研究过程中发现Ta2O5陶瓷本身是一种氧化物，即使不进行惰性气体保护导致溶池中氧含量增高，涂层凝固后仍能获得单一的Ta2O5相。因此，提出在激光熔覆制备过程中不需要同时输入惰性气体保护，也不需要使用粘结剂，简化了工艺、提高了效率且降低了成本。
[0019] (6)金属钽与Ta2O5陶瓷良好的液相反应使涂层与基体能实现冶金结合，界面结合紧密，稀释率小。
[0020] (7)本发明钽基金属表面激光多层熔覆制备Ta2O5陶瓷涂层具有组织均匀、致密性好，气孔少等优良的熔覆性能和单一的Ta2O5相结构，适用于Ta基金属表面制备植入物涂层、高温耐磨和光学涂层应用领域。
