[發(fā)明專利]專用于沖頭表面激光熔覆的鎳基金屬陶瓷合金粉末

有效

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• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103302285A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柳岸敏;張翀昊;王小紅;楊健;顧斌;朱小虎
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇和昊激光科技有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;C23C24/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種合金粉末，特別是指一種專用于沖頭表面激光熔覆的鎳基金屬陶瓷合金粉末。

背景技術(shù)

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(lǐng)域所使用，激光熔覆就是表面處理技術(shù)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。然沖頭工作環(huán)境惡劣，普通的沖頭韌性差、強度低、硬度小、抗沖擊差。目前并沒有專用于沖頭激光熔覆的金屬粉末，在實際使用時，通常利用普通的金屬粉末對其進行激光熔覆，該金屬粉末傳熱與熔融不均勻，與基材之間的融合度差，造成裂紋、縮孔、氣孔等一系列缺陷，并且經(jīng)激光熔覆后的沖頭機械性能并未達到預(yù)期效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種專用于沖頭表面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沖頭的激光熔覆，提高沖頭表面金屬組織致密性，從而提高沖頭、強度、硬度、抗沖擊性，同時又確保其具有足夠的韌性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：專用于沖頭表面激光熔覆的鎳基金屬陶瓷合金粉末，按重量百分比計，包含13-15%碳化硅，0.2-0.3%碳，4-6%氟化鈣，1-4%氮化硅，1.5-1.8%釩，2-4%硅，7-9%鐵，17-18%鉬，15-17%鉻，余量為鎳。

其中，專用于沖頭表面激光熔覆的鎳基金屬陶瓷合金粉末優(yōu)選配方為：包含14%碳化硅，0.2%碳，6%氟化鈣，4%氮化硅，1.5%釩，4%硅，9%鐵，18%鉬，15%鉻，余量為鎳。

本發(fā)明中的鎳基金屬陶瓷合金粉末中各成分的作用如下：

碳化硅（SiC）：屬于金屬陶瓷粉末，作為強化微粒存在于熔覆層中，能夠極大的提高熔覆層硬度及強度，可以降低熔覆層開裂的敏感性。

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含量的選擇確保沖頭滿足耐磨性的同時，盡可能的兼顧韌性和抗腐蝕性。

氟化鈣(CaF₂)：作為添加材料，用于減少熔覆層凝固時的內(nèi)應(yīng)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)：作為除碳化硅(SiC)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，提高耐腐蝕性。

釩（V）：具有細晶強化和提高回火抗力和提高材料的淬透性的作用，也能和碳形成碳化物，可提高耐熱性。

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。

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

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，從而改善熔覆層的磨損性能。

鉻（Cr）：具有較強的固溶強化能力，提高熔覆層的強度，能夠強烈提高鋼的淬透性，并且具有優(yōu)良的抗腐蝕性。增加鋼的機械性能和耐磨性，可增大鋼的淬火度和淬火后的變形能力。同時又可增加鋼的硬度、彈性、抗磁力和抗強力，增加鋼的耐蝕性和耐熱性等。

鎳（Ni）：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。通過降低熔覆層的熱膨脹系數(shù)，減少殘余應(yīng)力，消除應(yīng)力集中，從而消除裂紋與縮松。

采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的效果是：該鎳基金屬陶瓷合金粉末專門用于沖頭表面的激光熔覆，可與沖頭基材充分融合，各成分均勻分布于熔覆層中，針對沖頭的工作環(huán)境惡劣的情況，采用超高硬度陶瓷顆粒以提高沖頭表面的硬度，另外再選擇一些微量元素以提高沖頭抗沖擊性和強度，同時也確保具有足夠韌性，從而使沖頭可適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境，延長使用壽命。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。

實施例1