[發明專利]激光熔覆高耐磨鈷基合金粉末及其制備方法

無效

• 申請號: 201210532871.9
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN102943266A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 丁剛;丁家偉;耿德英;謝宗翰;王愛華;郭洪才;印杰;孫健;唐華平
• 申請（專利權）人: 江蘇新亞特鋼鍛造有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C19/07;C22C32/00;C22C30/00;B22F1/00;B22F1/02
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技術領域

本發明屬于鈷基合金技術領域，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高耐磨鈷基合金粉末及其制備方法，該高耐磨鈷基合金粉末適用于激光熔覆高耐磨工況零部件。?

背景技術

在現代的日常生活和工業生產中，金屬材料的磨損與腐蝕會出現在各個領域，是破壞機械零部件、工程構件的二大主要方式之一，腐蝕將會導致機械零件的大量消耗，而磨損則是導致機械零件失效的重要原因之一。它們在損耗大量金屬材料的同時，也浪費了大量資源，在經濟損失中占據非常大的比重。?

高溫、腐蝕、摩擦和磨損引起的工程構件的失效大多發生在表面，這一現象促使材料科學工作者對材料表面的極大關注，并促使材料表面改性技術的迅猛發展。人們希望在材料整體保持足夠的韌性和強度的同時，使材料表面獲得較高的、特定的使用性能，如耐磨、耐蝕和抗氧化等。?

據報道，目前，在全世界工業化國家中，在磨損上消耗的能量占總能量的二分之一，約有60％～80％的機械零部件由于磨損而失效。在一個高度發達的工業化國家，每年因磨損所造成的經濟損失幾乎占國民經濟總產值的1％～2％。例如，美國平均每年由于磨損造成的經濟損失高達200億美元；英國平均每年由磨損造成的經濟損失超過51500萬英鎊。在我國，由磨損造成的經濟損失同樣也相當嚴重。僅據石油、化工、煤炭、電力、農機等部門粗略統計，我國每年就有高達數百萬噸的鋼材消耗在磨損上，經濟損失達到200～300億元之多。所以說，金屬材料的磨損影響著機械零件的性能質量和使用壽命，進而影響著這些機械零件在市場上的競爭能力。?

同時，金屬腐蝕問題也遍及國民經濟各個領域，從尖端科學技術的應用到工農業生產，從日常生活中的應用到國防工業的制造，凡是使用金屬材料的地方，都不同程度上存在著腐蝕問題。據有關專家統計，全球每一分半鐘就有一噸鋼材被腐蝕成鐵銹。例如，1975年，美國每年由腐蝕造成的經濟損失高達820億美元，占國民經濟總產值的4.9％；1995年，美國由于腐蝕造成的經濟損失直線上升到3000億美元。統計表明，在一個工業發達的國家，因腐蝕造成的經濟損失約占國民經濟總產值的2％～4％，超過水災、火災、地震、和咫風等所有自然災害造成的損失的總和。雖然我國僅為一個發展中國家，但由于腐蝕帶來的損失也相當可觀，?每年大約5000億元人民幣，約占我國國民經濟生產總值的6％左右。僅在石油與天然氣領域每年由腐蝕造成的經濟損失就約100億元，煤炭工業每年由腐蝕造成的資金浪費約為55.6億元，而電力系統每年的腐蝕損失則近17億元。?

因此，從有限的資源與能源出發，現代的工業生產要求機械零部件具有足夠的耐磨耐蝕性能，可以在高溫、高負荷等極其惡劣的環境下長時間工作，因此解決金屬的磨損與腐蝕問題已迫在眉睫。?

激光熔覆陶瓷技術可以將金屬高的強韌性、良好的工藝性與陶瓷材料優異的耐磨、耐蝕、耐高溫和抗氧化特性有機結合起來，為最有價值和競爭力的表面強化技術，也是激光熔覆技術發展的熱點之一。?

激光熔覆是一項新興、迅猛發展的技術，它是在高能量密度激光束照射下，基體表面一薄層與根據需要加入的合金同時熔化，形成厚度為10～1000μm表面熔化層，快速凝固以滿足某一特殊性能要求的工藝方法，是集激光加熱熔化、熔池中物質交互作用及快速凝固成型等多學科交叉的一門新技術，此技術在表面處理方面得到較細致的研究。?

由于局部表面受熱密度大，光斑直徑小，受熱時間短，故工件表面上熔化區很小，傳到工件內部熱量少，熔化區內存在很大的溫度梯度，冷卻速度可達10⁴～10⁹℃/s。正是由于快速凝固，賦予合金不同于正常凝固的特點。作為表面改性手段之一的激光熔覆，適于各類金屬的表層改性和修復。激光表面熔覆能保持原涂層合金成份(稀釋率5～8％)，僅在重熔區與基體的交界處存在很有限的相互擴散區，而此擴散區正是實現涂覆層與基體的冶金結合所必須的。它能把高性能的合金粉末涂覆在普通材料(工件)上，從而獲得優異特性的表面涂層(如耐熱、耐蝕、耐磨、抗沖擊等優良涂層)。?

與傳統的表面改性(熱噴涂、等離子噴涂等)技術相比，它主要有以下優點：界面為冶金結合；組織極細；熔覆層成分均勻及稀釋度低；覆層厚度可控；熱畸變小；易實現選區熔覆和工藝過程易實現自動化。在表面改性技術中，激光熔覆已成為比較活躍的研究領域。?