[發明專利]專用于連桿激光熔覆的鎳基金屬陶瓷合金粉末

無效

• 申請號: 201310241757.5
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103334103A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 柳岸敏;張翀昊;邵國峰;楊健;顧斌;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;C22C30/00;C22C32/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種合金粉末，特別是指一種專用于連桿激光熔覆的鎳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，液態的金屬形成一個小規模的熔池，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，形成一層新的液態金屬層。待激光光束經過以后，液態金屬層迅速冷卻由此在金屬表面形成一層固態的熔覆層。連桿一般要求具有較強的抗疲勞強度、韌性、硬度，而為了使連桿達到上述機械性能要求，通常的做法是采用價格昂貴的材制作，這樣就造成連桿的成本高，實用性大大降低，一般中小企業可能無法承受。而目前激光熔覆工藝并未應用于連桿，其原因在于還沒有專用于連桿激光熔覆的金屬粉末，其他金屬粉末在用于連桿激光熔覆時，傳熱與熔融不均勻，金屬粉末與基材之間的融合度差，造成裂紋、縮孔、氣孔等缺陷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種專用于連桿激光熔覆的鎳基金屬陶瓷合金粉末，該鎳基金屬陶瓷合金粉末專用于連桿的激光熔覆，通過激光熔覆工藝可使連桿的的表面產生熔覆層，該鎳基金屬陶瓷合金粉末可減少熔覆層的氣孔、裂紋和縮孔缺陷，提高連桿的抗疲勞強度、韌性、硬度。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種專用于連桿激光熔覆的鎳基金屬陶瓷合金粉末，按重量百分比計，包含10-12%碳化鈦，0.8-1.4%碳，2-4%氟化鈣，2-4%氮化硅，9-12%鍺，18-24%鉻，2-4%硅，5-7%鐵，5-8%鉬，0.1-0.4%錳，余量為鎳。

其中，專用于連桿激光熔覆的鎳基金屬陶瓷合金粉末優選配比包含11%碳化鈦，1.2%碳，3%氟化鈣，3%氮化硅，11%鍺，21%鉻，3%硅，6%鐵，6%鉬，0.3%錳，余量為鎳。

本發明中的鎳基金屬陶瓷合金粉末中各成分的作用如下：

鎳（Ni）：作為金屬陶瓷基材，熔覆時徹底熔融，與熔融狀態的連桿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，通過增加熔覆層中的殘余奧氏體，提高熔覆層的塑性和韌性，降低熔覆層的熱膨脹系數，減少殘余應力，消除應力集中，從而消除裂紋與縮松。

碳化鈦（TiC）顆粒：在激光熔覆過程中不熔化，在對連桿激光熔覆時鎳基金屬陶瓷合金粉末從激光頭的噴粉孔均勻噴出，碳化鈦均勻分布在熔池中，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和強度。

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含量的選擇確保連桿具有一定耐磨性的同時，盡可能的兼顧韌性。

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

氮化硅(SiN4)：作為除碳化鈦（碳化鈦）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）：與連桿基體的材料相同，增加液態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連桿充分均勻融合。

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良的抗腐蝕性、耐磨性、硬度、彈性、耐熱性、抗磁力和抗強力。

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先形成硅酸鹽，覆蓋于熔池表面，防止液態金屬過渡氧化，提高液態金屬的潤濕能力。對鐵素體有較大的固熔強化作用，硅能細化珠光體組織。

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，當錳過高會使得鋼材具有明顯的回火脆性，錳促使奧氏體長大，使鋼對過熱較敏感。

鉬（Mo）：作為一種稀土元素添加劑，促進晶粒細化，提高熔覆層的組織均勻性，從而改善熔覆層的摩擦磨損性能。

鍺（Ge）：使熔覆層冷卻獲得良好的抗疲勞性能。