[發明專利]一種Ni基自熔合金激光熔敷涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201310252833.2
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN103305840A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 葉綠均
• 申請（專利權）人: 葉綠均
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C19/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及熔敷涂層的技術領域，特別是一種Ni基自熔合金激光熔敷涂層的制備方法。

背景技術

激光熔敷是利用激光技術在基材表面熔敷一層高性能涂層材料，使零部件的工作表面獲得所需要耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等性能的尖端技術。與現有涂層涂覆技術相比，激光熔敷技術具有很多優點，例如可以實現涂層與基體之間的冶金結合，涂層厚度可以比較精確的控制，可對涂層材料的成分進行靈活調整等，因此被廣泛的研究，具有很大的應用前景。

目前激光熔敷中廣泛使用的粉末材料是自熔性合金粉末，其中又以鐵基、鈷基和鎳基為主，特別是Ni基自熔性合金粉末具有良好的潤濕性、耐蝕性和高溫自潤滑性，其經激光熔敷后所得的涂層更適用于要求局部耐磨、抗熱疲勞、耐腐蝕的構件。

然而Ni基自熔性合金粉末也包含不同的種類，例如鎳鉻硼硅系和鎳硼硅系，對于不同的Ni基自熔性合金粉末體系，以及不同的構件種類，Ni基自熔合金激光熔敷涂層的制備工藝并不相同，為此必須找到對應的Ni基自熔性合金粉末體系以及被處理構件。

發明內容

本發明的目的即在于提供一種鎳鉻硼硅系Ni基自熔合金的激光熔敷涂層制備工藝。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種Ni基自熔合金激光熔敷涂層的制備方法，其包括以下步驟：

首先，選配Ni基自熔合金粉末，所述Ni基自熔合金粉末為鎳鉻硼硅系，其質量百分組成具體為Cr13.5-15.5、Si3.2-3.6、B3.2-3.5、Fe3.3-4.5、C0.8-1.0，余量為Ni和不可避免的雜質，并且所述Ni基自熔合金粉末的粒徑為10-25μm；

第二，通過粉末供給裝置連續送粉，實施激光熔敷制備得到涂層，激光照射功率為200-240W，掃描線速度為1.5mm/s-3.5mm/s，搭接率為40-55％，粉末供給噴嘴的角度為45°，粉末供給噴嘴與被處理物表面的距離為2-4mm，粉末供給量為6-7.5g/min，離焦量為42-44mm，束斑為3500μm×250μm的矩形光斑；

第三，對激光熔敷涂層進行后續熱處理，以去除激光熔敷過程中涂層的內應力，提高涂層的結合強度。

進一步優選的，上述被處理物是直徑為35-45mm的0Cr18Ni9Ti不銹鋼管材，管材壁厚為3-5mm；

進一步優選的，采用大功率半導體激光器作為激光發射裝置，大功率半導體激光器具有優異的短波長等性能，被處理物吸收率高，更適用于激光熔敷制備工藝；

進一步優選的，后續熱處理為在650-700℃條件下保溫7-8h后，隨爐緩冷；

進一步優選的，激光熔敷前對被處理物進行預熱，預熱溫度為300-350℃。

本發明的優點是：采用了具有特定成分的鎳基自熔合金粉末以及與之相適宜的激光熔敷制備工藝，在管材表面制備得到結合力好，性能優異的功能涂層。

具體實施方式

下面，通過具體的實施例對本發明進行詳細說明。

實施例1.

首先，選配Ni基自熔合金粉末，所述Ni基自熔合金粉末為鎳鉻硼硅系，其質量百分組成具體為Cr13.5-15.5、Si3.2-3.6、B3.2-3.5、Fe3.3-4.5、C0.8-1.0，余量為Ni和不可避免的雜質，并且所述Ni基自熔合金粉末的粒徑為25μm；

第二，通過粉末供給裝置連續送粉，實施激光熔敷制備得到涂層，其中，被處理物為管徑為40mm、壁厚為4mm的0Cr18Ni9Ti不銹鋼管材，激光照射功率為220W，掃描線速度為2.5mm/s，搭接率為48％，粉末供給噴嘴的角度為45°，粉末供給噴嘴與被處理物表面的距離為3mm，粉末供給量為6.5g/min，離焦量為43mm，束斑為3500μm×250μm的矩形光斑；

第三，對激光熔敷涂層進行后續熱處理，在680℃條件下保溫7.5h后，隨爐緩冷。

實施例2.

除了Ni基自熔合金粉末的粒徑為20μm之外，其余均與實施例1的參數相同。

實施例3.

除了Ni基自熔合金粉末的粒徑為15μm之外，其余均與實施例1的參數相同。

實施例4.

除了Ni基自熔合金粉末的粒徑為10μm之外，其余均與實施例1的參數相同。

比較例1#.

除了Ni基自熔合金粉末的粒徑為30μm之外，其余均與實施例1的參數相同。

比較例2#.

除了Ni基自熔合金粉末的粒徑為40μm之外，其余均與實施例1的參數相同。

粉末粒徑對于涂層性能的影響結果參見表1。