[發(fā)明專利]專用于鍘刀激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末

無效

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• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103334102A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設計）人: 柳岸敏;張翀昊;朱小虎;邵國峰;王小紅;肖彩梅
• 申請（專利權）人: 江蘇和昊激光科技有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C32/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種合金粉末，特別是指一種專用于鍘刀激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末。

背景技術

激光具有高亮度、高方向性、高單色性、高相干性的特點，現(xiàn)在正被越來越多的領域所使用，激光熔覆就是表面處理技術中的一種。概括的說，激光熔覆的原理就是利用高能激光束照射金屬材料表面，基材表面被迅速融化，液態(tài)的金屬形成一個小規(guī)模的熔池，同時填注新的粉末材料，在這個熔池中，原本的金屬材料與被添加的粉末相互混合，形成一層新的液態(tài)金屬層。待激光光束經(jīng)過以后，液態(tài)金屬層迅速冷卻由此在金屬表面形成一層固態(tài)的熔覆層。鍘刀一般包括底槽和刀具，刀具的一端鉸接在底槽上，另一端設有把手，可以用于切割金屬板材等硬質(zhì)物體，鍘刀經(jīng)長期使用后，鍘刀的刀刃易出現(xiàn)磨損、崩口等缺陷。若是能提供一種金屬合金粉末，利用激光和金屬合金粉末對鍘刀進行表面處理，就可以提高鍘刀的硬度以及抗沖擊性能，延長鍘刀的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是：提供一種專用于鍘刀激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末，該鈷基金屬陶瓷合金粉末專用于鍘刀的激光熔覆，減少熔覆層的氣孔、裂紋和縮孔缺陷，提高鍘刀的硬度、強度和抗沖擊性能。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是：一種專用于鍘刀激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末，按重量百分比計，包含11-13%碳化鈦，0.1-0.4%碳，4-6%氟化鈣，1-3%氮化硅，6-9%鐵，5-7%鉻，2-4%鋯，1-3%釩，2-4%硅，0.8-1.2%錳，余量為鈷。

其中，專用于鍘刀激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末優(yōu)選配比包含12%碳化鈦，0.3%碳，5%氟化鈣，2%氮化硅，8%鐵，6%鉻，3%鋯，2%釩，3%硅，1%錳，余量為鈷。

本發(fā)明中的鈷基金屬陶瓷合金粉末中各成分的作用如下：

鈷（Co）：作為金屬陶瓷基材，熔覆時徹底熔融，與熔融狀態(tài)的鍘刀基材一同形成激光熔池，以供其他元素或化合物在熔池中均勻分布后凝固成熔覆層，以增加熔覆層硬度。

碳化鈦（TiC）顆粒：在激光熔覆過程中不熔化，在對鍘刀激光熔覆時鈷基金屬陶瓷合金粉末從打印頭均勻噴出，TiC均勻分布在熔池中，作為強化微粒存在于熔覆層中，極大地增強了熔覆層的硬度。

碳（C）：屬于非金屬元素，碳含量越高，硬度就越高，耐磨性能就越好，屈服點和抗拉強度升高，但是其韌性、塑性、沖擊性和抗腐蝕性能會隨著碳含量的增加而降低，因此該金屬陶瓷合金粉末中C含量的選擇確保鍘刀具有一定耐磨性的同時，盡可能的兼顧韌性，避免刀刃崩口。

氟化鈣(CaF₂)：作為添加材料，用于減少熔覆層凝固時的內(nèi)應力，防止凝固后出現(xiàn)熱裂紋、縮孔、縮松等缺陷，提高金屬內(nèi)部組織的致密性。

氮化硅(SiN₄)：作為除碳化鈦（TiC）之外的第二種陶瓷顆粒存在，在熔覆過程中不熔化，但對激光的熱吸收率大，可加速分散熱量，并作為低硬度金屬元素與超高硬度陶瓷顆粒的緩和，增強抗蠕變性，抗氧化性，也提高了耐腐蝕性。

鐵（Fe）：與鍘刀基體的材料相同，增加液態(tài)金屬與基體的親和性，提高熔覆層冶金結合的強度，使該金屬陶瓷合金粉末在與鍘刀充分均勻融合。

鉻（Cr）：具有較強的固溶強化能力，提高熔覆層的強度，可增大鋼的淬火度和淬火后的變形能力，提高的淬透性，并且使熔覆層具有優(yōu)良的抗腐蝕性、耐磨性、硬度、彈性、抗磁力和抗強力。

鋯（Zr）高熔點，有耐腐蝕性，高溫時，可與非金屬元素和許多金屬元素反應，生成固體溶液化合物，提高熔覆層的抗腐蝕性。

釩（V）：具有細晶強化作用，可提高回火抗力和材料的淬透性，也能和碳形成碳化物。

硅（Si）：在自熔性粉末中起自造渣及保護作用，可以與進入熔池的氧元素優(yōu)先形成硅酸鹽，覆蓋于熔池表面，防止液態(tài)金屬過渡氧化，提高液態(tài)金屬的潤濕能力。對鐵素體有較大的固熔強化作用，硅能細化珠光體組織，但是過高的Si對鋼的焊接性不利。

錳（Mn）：強烈提高鋼的淬透性，對鐵素體和奧氏體均能起到較大的固溶強化作用，使得鋼材具備高的強度與硬度，當Mn過高會使得鋼材具有明顯的回火脆性，Mn促使奧氏體長大，使鋼對過熱較敏感。

采用了上述技術方案后，本發(fā)明的效果是：該鈷基金屬陶瓷合金粉末專門用于鍘刀的激光熔覆，可與鍘刀基材充分融合，各成分均勻分布于熔覆層中，減少熔覆層的氣孔、裂紋和縮孔缺陷，采用超高硬度陶瓷顆粒以提高鍘刀的硬度，另外再選擇一些微量元素以提高鍘刀的強度和抗沖擊性能，延長使用壽命，避免崩口。