[發明專利]專用于齒輪表面激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末

無效

• 申請號: 201310241759.4
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103305835A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 柳岸敏;張翀昊;顧斌;肖彩梅;楊健;邵國峰
• 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

本發明涉及一種合金粉末，特別是指一種專用于齒輪表面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。然齒輪工作環境惡劣，普通的齒輪存在硬度差、強度低、易磨損的缺陷，這樣就造成了齒輪出現齒面磨損、輪齒折斷、齒面膠合等失效現象，為此，目前普通的做法都是采用價格昂貴的高性能材料制造齒輪，致使齒輪的成本增加，實用性就大大降低，小企業無法承受。目前并未使用激光熔覆對齒輪進行表面處理，其原因除了熔覆工藝復雜之外，重要的是并未有專用于齒輪激光熔覆的金屬粉末，而利用普通金屬粉末對齒輪進行激光熔覆后發現，普通金屬粉末傳熱與熔融不均勻，金屬粉末與齒輪基材之間的融合度差，造成熔覆層易產生裂紋、縮松、縮孔、氣孔等缺陷，致使激光熔覆后的齒輪機械性能并未達到預期的要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種專用于齒輪表面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齒輪的激光熔覆，提高齒輪表面金屬組織致密性，減少熔覆層中裂紋、縮松、氣孔等缺陷，從而提高齒輪的硬度，強度，耐磨性。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：專用于齒輪表面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%碳化鎢，0.2-0.5%碳，5-8%氟化鈣，3-5%氮化硅，4-8%鐵，18-20%鉬，13-15%鉻，0.8-1%錳，余量為鈷。

其中，專用于齒輪表面激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末優選配比為：包含12%碳化鎢，0.5%碳，5%氟化鈣，5%氮化硅，4%鐵，18%鉬，13%鉻，0.8%錳，余量為鈷。

本發明中的鈷基金屬陶瓷合金粉末中各成分的作用如下：

碳化鎢（WC）：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含量的選擇確保齒輪滿足耐磨性的同時，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)：作為除碳化鎢WC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。

鐵（Fe）：與齒輪基體的材料相同，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齒輪表面充分均勻融合。

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。

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，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。

鈷（Co）：作為金屬陶瓷基材，熔覆時徹底熔融，與熔融狀態的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。

采用了上述技術方案后，本發明的效果是：該鈷基金屬陶瓷合金粉末專門用于齒輪表面的激光熔覆，可與齒輪基材充分融合，各成分均勻分布于熔覆層中，針對齒輪的工作環境惡劣的情況，采用超高硬度陶瓷顆粒以提高齒輪表面的硬度，另外再選擇一些微量元素以提高齒輪耐磨性和強度，從而使齒輪可適應各種惡劣的工作環境，延長使用壽命。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。