[發明專利]激光熔覆合金粉末及其制備方法

無效

• 申請號: 201210457511.7
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN102899664A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 王愛華;丁剛;丁家偉;李正陽;耿德英;姚紀龍;孫健;唐華平
• 申請（專利權）人: 丹陽惠達模具材料科技有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C19/05;C22C30/02;B22F1/00;B22F9/08
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技術領域

本發明屬于鎳基合金技術領域，涉及一種激光熔覆合金粉末及其制備方法，特別是一種激光熔覆合金粉末及其制備方法，該鎳基合金粉末適用于激光熔覆。

背景技術

磨損一般都發生在機件表面，目前通過表面工程技術提高機件表面抗磨損能力是較新的方法，在這些新技術中，激光熔敷是現代表面工程技術領域的一種高新技術。光熔覆技術是指以不同的添加方法在被熔覆的基體上放置選擇的涂層材料，經激光輻照后，使之和基體表面熔化，經快速凝固形成低稀釋度的、與基體呈冶金結合的表面涂層的工藝過程。與傳統的表面涂層技術，如常規堆焊、火焰噴焊和電鍍等技術相比，它可以將高熔點的合金材料熔覆在低熔點的基材表面，也可以在低成本基材上制備出高性能的表面涂層，以取代大量高級高性能的整體材料，節約貴重金屬材料，降低零部件成本。激光熔覆技術具有熔覆層組織晶粒細小、熔覆層的結合為冶金結合、熱影響區和熱變形量小等優點。特別是激光熔覆可以獲得高性能的合金熔覆層，具有耐磨性、硬度、耐腐蝕性能、抗氧化性能、熱障性能、抗氣蝕和沖蝕磨損等特點，且無氣孔、裂紋等缺陷，因此，激光熔覆作為一種高性能表面覆層的先進技術在工業和航空航天等領域上具有廣闊的應用前景。

激光熔覆作為一種先進的涂層技術，自從二十世紀七十年代以來，隨著激光器功率和穩定性的不斷提高，此項技術得到了迅速推廣和應用。然而，目前國內外市場上幾乎沒有激光熔覆專用的金屬粉末，激光熔覆所使用的合金粉末大多為熱噴涂所用自熔合金粉末，或是在現有粉末基礎上按不同成分配比、采取機械混粉方式制備激光熔覆所需的粉末。這方面雖取得了一些進展，但仍存在很多問題。這些混合粉末由于具有它自身原有的工藝特征，所以還不能完全滿足和適用于特定基材激光熔覆的工藝要求，仍然存在諸如裂紋、夾雜、氣孔、成分不均勻、性能不穩定等缺陷。而絕大多數自熔合金粉末中硼和硅的含量較高，使激光熔覆過程中的一些夾雜如硼硅酸鹽無法順利從快速凝固的熔池內浮出，導致激光熔覆層開裂敏感性大，激光熔覆層硬度高時開裂現象尤為明顯。激光熔覆技術的研究者已經認識到必須研制激光熔覆專用的合金粉末體系，激光熔覆專用的合金粉末主要有鐵基合金粉末、鎳基合金粉末和鉆基合金粉末，由于實際生產中的金屬零件主要是鐵基合金材料，相比較于鎳基合金粉末和鉆基合金粉末而言，鐵基合金粉末不僅因成分與零件基體成分接近，界面結合牢固，而且成本低，易于研究和推廣應用。因此，研制激光熔覆專用合金粉末具有很大的價值。近年來一些研究者獲得了一些激光熔覆專用鐵基合金粉末，但這些粉末還存在一定局限性，比如，為使激光熔覆層具有高的硬度和耐磨性，粉末中碳含量過高(重量％＞0.65％)導致激光熔覆層塑韌性較低，在激光熔覆大面積大厚度鐵基合金時熔覆層容易開裂，又如為使激光熔覆層具有高的塑韌性，粉末中碳含量過低(重量％＜0.25％)導致激光熔覆層硬度和耐磨性較低，使該種合金粉末的應用受到相當局限；另外，熱噴涂所用自熔合金粉末和近幾年所研制的激光熔覆專用鐵基合金粉末大多合金元素含量過高(重量％＞20％)，這明顯增加了粉末的成本，而且也很可能增加激光熔覆層的冷裂紋敏感性。總之，目前激光熔覆所使用的熱噴涂合金粉末和近幾年研制的激光熔覆專用鐵基合金粉末都存在相當的局限性。而使之在很多場合的應用中受到限制，這尤其表現于激光熔敷，從而影響了激光技術在現代表面工程技術領域中的應用。因此開發鐵基合金的激光熔覆材料具有重要的戰略意義。

發明內容

本發明的目的是避免上述現有技術中的不足之處而提供的一種激光熔覆高韌高硬鎳基合金粉末及其制備方法。采用霧化制粉技術，控制粉末的粒徑、分布和顆粒形狀，以用于激光熔覆，實現沒有微裂紋并且能夠制備大厚度的熔覆層的激光熔覆用粉末。

為實現上述目的，本發明可以通過以下基本化學成分的設計和技術方案來實現：

本發明所提供的一種高硼高鉻低碳耐磨合金鋼化學成分及其質量百分比為；

0.3～0.6％C、2.5～3.5％Si、2～4％B、18～28％Cr、8-11Cu％、6～8％W、5～8％Mo、＜15％Fe、0.1～0.2稀土Ce、Ni余量和不可避免的雜質元素。

本發明所提供的激光熔覆合金粉末及其制備方法，其制造工藝步驟是：

合金粉末制備的工藝流程為：配料→熔煉→霧化→干燥→篩分；

配料：原料為純鎳、石墨粉、FeCr、FeB、FeSi、Cu、W、Mo、稀土合金；

熔煉：將上述配制好的原料在真空感應爐中進行熔煉，熔化溫度約為1400-1450℃，控制碳含量達到要求，爐前調整成分合格后，出爐溫度1280～1320℃；