[發明專利]熱軋無縫鋼管軋機限動芯棒激光熔覆耐磨、抗熱疲勞合金涂層工藝

無效

• 申請號: 200910013328.6
• 申請日: 2009-08-24
• 公開（公告）號: CN101994114A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 陶興啟;陳海濤
• 申請（專利權）人: 沈陽大陸激光成套設備有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標代理有限公司 21107
• 代理人: 韓輝

技術領域

本發明涉及一種冶金設備部件的耐磨抗蝕方法，特別是涉及一種采用激光熔覆技術的制備熱軋無縫鋼管軋機限動芯棒耐磨、抗熱疲勞合金涂層的工藝，屬于IPC國際專利分類表中的C23C24/10(2006.01)I技術領域。

背景技術

我國無縫鋼管行業近幾年出現了有史以來最快發展，作為軋管機組中重要的工模具-芯棒，其需求也隨之大幅增長。業內專家認為：“十一五”期間隨著國內正在建設及新建生產線的陸續投產，預計2010年我國芯棒的國內消耗量在1.5～2.0萬噸左右。

在無縫鋼管的生產費用中，軋制工模具-芯棒的消耗達50-100元/噸。據統計2008年我國熱軋無縫鋼管產量為2000多萬噸，芯棒消耗達10-20億元，且大口徑無縫鋼管限動芯棒80％需要進口，鋼管企業因此付出高昂的購置費用。因而提高芯棒的使用壽命、降低工具消耗是無縫鋼管企業迫切需要解決的技術難題。

限動芯棒在軋制過程中反復急冷急熱，承受巨大的循環應力，其表面因此形成熱疲勞裂紋及熱磨損而失效。目前提高限動芯棒使用壽命的主要途徑是采用高合金的熱作模具鋼及超純凈鋼冶煉技術提高限動芯棒的耐磨、抗熱疲勞性能。顯然整體提高鋼的純凈度會帶來制造難度的加大及成本的大幅上升，更重要的是芯棒的失效是因為表面裂紋及熱磨損的原因而導致整體的報廢，無形中會造成社會成本及稀缺、貴重資源的巨大浪費。限動芯棒鍍表面硬鉻也是目前采用的技術之一，但涂層結合強度差，易剝落且不環保，屬國家限制采用的技術。

因此，選擇適當的制備熱軋無縫鋼管軋機限動芯棒耐磨、抗熱疲勞合金涂層的工藝，使熱軋無縫鋼管軋機限動芯棒耐磨、抗熱疲勞合金涂層與基體結合強度高、耐磨及抗熱疲勞性能好、合金涂層的厚度均勻，是當前亟待解決的課題。

激光熔覆技術作為一種先進的再制造技術，近年來得到了迅速推廣和廣泛應用。

激光熔覆技術利用高能量激光束聚集能量極高的特點，瞬間將在基材表面預置或與激光同步自動送置的、具有特殊物理、化學或力學性能的合金粉末完全熔化，同時基材部分熔化，形成一種新的復合型材料，激光束掃描后快速凝固，獲得與基體冶金結合的致密覆層，以達到恢復幾何尺寸和表面強化的目的。

目前，關于利用激光熔覆工藝制備設備部件耐磨抗蝕合金涂層的專利和報道很多：例如，

公開號為CN1202534的中國發明專利申請給出的《金屬表面等離子噴涂后激光熔覆制備陶瓷涂層的方法》，該方法是先在金屬表面用等離子噴涂方法制備陶瓷涂層，然后在激光照射的同時，將陶瓷粉末噴向涂層表面，對陶瓷涂層進行二次熔覆處理。

公開號為CN1786272的中國發明專利申請給出的《激光熔覆鎳基納米WC/Co預涂層的制備方法》，該制備方法包括下列步驟：①按每克重的蟲膠與10～20克重的無水乙醇稱量蟲膠和無水乙醇，然后將所述的蟲膠加入無水乙醇中制成粘結劑；②根據需要按每克鎳基納米WC/Co粉末與0.1毫升～0.25毫升的粘結劑的比例，稱量鎳基納米WC/Co粉末和所述的粘結劑并混合，充分攪拌均勻制成預涂膠；③將上述預涂膠均勻地涂在待激光熔覆處理的工件表面，制成預涂層；④烘干。采用自制的粘結劑制備鎳基納米WC/Co預涂層，然后再采用激光熔覆工藝，制備出了表面較平整，較細密、基本消除了裂紋與孔隙并與基體呈冶金結合的鎳基納米WC/Co復合涂層。

公開號為CN101338427的中國發明專利申請給出的《液壓支架立柱缸筒、活塞桿耐磨抗蝕涂層的激光熔覆工藝》，包括以下工藝過程：首先立柱缸筒、活塞桿表面預處理：室溫下對立柱缸筒、活塞桿表面進行除油、除銹，并用酒精清洗干凈；然后合金粉末的選擇和自動送粉裝置的調節：選用具有優良耐磨抗蝕性能且與基體冶金相容性良好的鐵基合金粉末，鐵基合金粉末的成份中主要含有Fe、C、Cr、Ni、Mo、Si、N、Nb、Ta、B；最后自動送粉裝置的調節：調節自動送粉裝置，使自動送粉頭出來的合金粉末正好落在激光熔池內，調節送粉量，使合金粉末涂層的厚度達到0.6-1.2mm。

公開號為CN101338425的中國發明專利申請給出的《鐵路道岔滑床板表面耐磨抗蝕合金涂層激光熔覆工藝》，包括以下工藝過程：首先滑床板表面預處理，即在室溫下對滑床板表面進行除油除銹，并用酒精清洗干凈；然后是合金粉末的預置，即把待熔覆的鐵基、鎳基或鈷基合金粉末預置于上述處理后的滑床板表面，并用帶有導軌的刮尺來調整預制合金粉末，使之均勻分布在滑床板表面并具有適當的厚度，以滿足熔覆后涂層厚度的要求；最后是光熔覆強化滑床板，選用氣體CO₂激光器，工作臺為數控機床，在滑床板表面進行激光熔覆強化。