[發(fā)明專利]一種專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的鎳基合金粉末

有效

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• 申請日: 2014-01-07
• 公開（公告）號: CN103726048A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張翀昊;柳岸敏
• 申請（專利權(quán)）人: 張翀昊
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C32/00
• 代理公司: 張家港市高松專利事務(wù)所(普通合伙) 32209
• 代理人: 金星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種合金粉末，尤其是一種專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的鎳基合金粉末。

背景技術(shù)

激光熔覆的原理就是利用高能激光束照射金屬材料，使得其表面形成激光熔池,同時填注新的添加材料，待激光掃過之后一并冷卻，由此在金屬表面形成一層新的熔覆層。

然而，目前國內(nèi)市場上幾乎沒有連續(xù)波光纖激光熔覆專用的金屬粉末，通常所使用的合金粉末大多為專用于熱噴涂的自熔合金粉末。如果將原本適用于熱噴涂的自熔合金粉末直接用于光纖激光熔覆，由于能量源發(fā)生了巨大變化，合金粉末被熱輻射、熱傳導(dǎo)的物理過程隨著發(fā)生極大的改變，往往因為傳熱與熔融不均勻，造成裂紋、縮松、縮孔、氣孔等一系列不良后果。因此，很多原本適用于熱噴涂的自熔合金粉末不能直接用于光激光熔覆。因此，有必要研制出一種專門用于連續(xù)波光纖激光熔覆的金屬合金粉末。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的鎳基合金粉末，該鎳基合金粉末專用于連續(xù)波光纖激光器的熔覆過程，可在基材表面形成一層組織致密，無氣孔、裂紋、縮孔等缺陷，具有高硬度、高韌性、高耐腐蝕性的金屬熔覆層。并且工藝簡單、環(huán)保，無需預(yù)先熱處理和事后熱處理。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的鎳基合金粉末，按其重量百分比計，含有8-12%碳化硅，2-5%銻，3-5%氧化鋁，3-5%鉻，5-8％硼，1-2%銥，余量為鎳。

專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的鎳基合金粉末的優(yōu)選配比為，包含12%碳化硅，5%銻，3%氧化鋁，5%鉻，6％硼，2%銥，余量為鎳。

本發(fā)明所述的金屬合金粉末中的各種成分的作用：

鎳（Ni）：作為合金粉末的骨料，在熔覆時徹底熔融，與熔融狀態(tài)的金屬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；鎳具有較強的耐腐蝕性，粉末中添加鎳可以提高其抗拉強度，并且由于鎳具有非常小的熱膨脹系數(shù)，所以可以降低熱裂紋的產(chǎn)生。

碳化硅（SiC）：作為添加材料，碳化硅具有較高的硬度和耐磨性，可以提高熔覆層金屬的硬度和耐磨性。

銻（Sb）：熔點低，可用于降低合金粉末的熔點，從而可以減少能量輸出。

氧化鋁（Al₂O₃）：提高材料對激光的吸收率；線膨脹系數(shù)較低，可降低粉末的熱脹系數(shù)，降低開裂敏感性，提高連續(xù)波激光的吸收率。

硼（B）：在合金粉末中起自行脫氧和造渣的作用，可以與進(jìn)入熔池的氧元素優(yōu)先形成硼酸鹽，覆蓋于熔池表面，防止液態(tài)金屬過度氧化，還能降低合金的熔點，改善熔體對基體金屬的潤濕能力，對合金的流動性及表面張力產(chǎn)生有利的影響。

鉻（Cr）：鉻的性質(zhì)穩(wěn)定，所以它能提高材料的硬度、耐磨性和耐腐性；同時鉻的線膨脹系數(shù)低，所以它能降低材料的熱脹系數(shù)，從而降低開裂敏感性，減少裂紋。

銥（Ir）：作為一種稀有金屬添加元素，由于銥本身具有很高的熔點、強度和硬度，所以它能提高材料的抗拉強度、耐熱性和耐磨性，并且其本身化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能夠提高合金粉末的耐腐蝕性。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明所述的鎳基金屬合金粉末，在連續(xù)波光纖激光熔覆中，對光纖激光具有較好的熱吸收率；液態(tài)金屬對基材的潤濕能力較強，最后形成的熔覆層結(jié)構(gòu)致密，無裂紋、縮孔、縮松、氣孔等缺陷，具有高硬度、高塑韌性、高耐腐蝕性等優(yōu)異的金屬學(xué)性能；工藝簡單，無需預(yù)先熱處理及事后熱處理。

具體實施例

下面通過實施例詳細(xì)描述本發(fā)明所述的具體實施方案。

實施例一：

將按重量百分比為8%碳化硅，2%銻，3%氧化鋁，3%鉻，5％硼，1%銥，余量為鎳，共稱取500g樣品，經(jīng)制樣后得到200-300目的鎳基金屬合金粉末。

實施例2

將按重量百分比為12%碳化硅，5%銻，5%氧化鋁，5%鉻，8％硼，2%銥，余量為鎳的比例稱取500g樣品，經(jīng)制樣后得到200-300目的鎳基金屬合金粉末。

實施例3

將按重量百分比為12%碳化硅，5%銻，3%氧化鋁，5%鉻，6％硼，2%銥，余量為鎳，共稱取500g樣品，經(jīng)制樣后得到200-300目的鎳基金屬合金粉末。

由實施例3配制得到的鎳基金屬合金粉末，在2000W連續(xù)波光纖激光功率，光斑尺寸10mm²，掃描速度15mm/s，送粉速率20g/min等工藝條件下，對基材為45號鋼的工件表面進(jìn)行激光熔覆處理，室溫下，檢測結(jié)果如下表所示：