[發(fā)明專利]一種激光熔覆修復(fù)熱軋輥的熔覆材料及方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410281690.2
• 申請(qǐng)日: 2014-06-20
• 公開（公告）號(hào): CN104018032A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮愛新;薛偉;朱亮;王昆;曹宇鵬;李峰平;章正剛;陸金花
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 溫州大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C19/05
• 分類號(hào): C22C19/05;C23C24/10
• 代理公司: 北京中北知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11253
• 代理人: 李雪芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光熔覆技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種激光熔覆修復(fù)熱軋輥的熔覆材料及方法。

背景技術(shù)

軋輥表面一旦出現(xiàn)磨損失效，將導(dǎo)致整個(gè)軋輥報(bào)廢，這會(huì)引起巨大的材料浪費(fèi)。若將軋輥整體換為高速鋼輥或硬質(zhì)合金輥會(huì)大幅度增加成本，而且對(duì)于軋輥芯部材料是極大的浪費(fèi)。因此對(duì)磨損失效的軋輥的修復(fù)強(qiáng)化成為長期困擾軋輥制造行業(yè)的重大難題。堆焊修復(fù)是軋輥修復(fù)領(lǐng)域里研究最多的技術(shù)，軋輥堆焊是指在去除了軋輥表面的疲勞層或缺陷以后，采用采用科學(xué)的工藝方法和合適的堆焊材料將損耗的軋輥修復(fù)至原始直徑，其主要優(yōu)點(diǎn)為軋輥輥徑不變。然而堆焊修復(fù)技術(shù)存在諸多弊端，如工藝復(fù)雜,硬度不太高,生產(chǎn)率低，堆焊時(shí)軋輥容易產(chǎn)生裂縫、脫落、焊瘤、夾渣等缺陷。熱噴涂技術(shù)是一種運(yùn)用熱源使涂層材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，然后采用高速氣體使表面材料分散細(xì)化并將其高速撞擊到基體表面從而形成涂層的工藝過程。涂層具有耐磨損、抗氧化、耐蝕等性能。但是該技術(shù)的主要局限性是涂層與基材結(jié)合強(qiáng)度較低，而且涂層存在孔隙和殘余應(yīng)力，韌性差，切削加工性較差，在磨損嚴(yán)重軋制過程中容易出現(xiàn)開裂剝落。熱噴焊技術(shù)是在熱噴涂技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,熱噴焊包括等離子噴焊、火焰噴焊等。它是將噴涂層再進(jìn)行一次重熔處理，采用熱源使涂層材料在基體表面重新熔化或部分熔化，實(shí)現(xiàn)了涂層內(nèi)部顆粒之間以及涂層與基體的冶金結(jié)合，能有效消除孔隙，使零部件表面獲得一層性能良好的涂層。但是該技術(shù)的缺點(diǎn)主要是熱噴焊粉末必須要與基材相匹配，且熱噴焊處理過程中基材的變形比熱噴涂大得多。激光熔覆技術(shù)是一種優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能和環(huán)保的表面改性技術(shù)，在軍事、航空宇航、造船、鋼鐵等諸多領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。其與堆焊、熱噴涂、熱噴焊等傳統(tǒng)的表面改性技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)熔覆層稀釋度低，受污染小，且可精確控制，從而保證了熔覆層能獲得預(yù)期的表面性能；(2)適用的材料體系廣泛，可以在低熔點(diǎn)金屬表面熔覆高熔點(diǎn)合金粉末，也可以對(duì)許多陶瓷材料進(jìn)行激光熔覆，得到完整致密的冶金結(jié)合涂層；(3)對(duì)基體材料熱影響較小，且基體熱變形小，因而可以對(duì)成形工件表面進(jìn)行局部選區(qū)激光熔覆處理；(4)可以按照使用性能要求，通過設(shè)計(jì)選配不同熔覆材料體系，從而得到理想的熔覆層；(5)可以對(duì)失效的零部件進(jìn)行修復(fù)處理；(6)涂層厚度可調(diào)可控，且工藝靈活，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因此，激光熔覆技術(shù)修復(fù)強(qiáng)化軋輥表面技術(shù)成為提高軋輥耐磨性、延長軋輥使用壽命的一個(gè)重要發(fā)展方向和途徑，得到了廣泛的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種激光熔覆修復(fù)熱軋輥的熔覆材料，采用該熔覆材料制備的熔覆層耐磨損性能和耐熱疲勞性能更好，使用壽命更長；本發(fā)明還同時(shí)提供了一種激光熔覆修復(fù)熱軋輥的方法。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種激光熔覆修復(fù)熱軋輥的熔覆材料，所述熔覆材料為添加TiC硬質(zhì)相的鎳基自熔合金粉末Ni60A，其中TiC硬質(zhì)相的添加量為：5％～15wt％；鎳基自熔合金粉末Ni60A的組成成分按重量百分比為：0.5％～1.1％的C、3.5％～5.5％的Si、3.0％～4.5％的B、15％～20％的Cr和0～5.0％的Fe，其余量為Ni。

優(yōu)選的，所述鎳基自熔合金粉末Ni60A的粒度為150～320目，TiC硬質(zhì)相的粒度為300目，純度為99％。

本發(fā)明還同時(shí)提供了一種激光熔覆修復(fù)熱軋輥的方法，包括如下步驟：

(1)熔覆粉末配比：在鎳基自熔合金粉末Ni60A中添加TiC硬質(zhì)相，其中TiC硬質(zhì)相的添加量為：5％～15wt％，鎳基自熔合金粉末Ni60A，其組成成分按重量百分比為：0.5％～1.1％的C、3.5％～5.5％的Si、3.0％～4.5％的B、15％～20％的Cr和0～5.0％的Fe，其余量為Ni；

(2)將步驟(1)中的熔覆粉末通過混粉機(jī)進(jìn)行混合，將混合均勻的粉末用于軋輥磨損失效位置，按照熔覆工藝參數(shù)進(jìn)行激光熔覆修復(fù)。

優(yōu)選的，所述熔覆工藝參數(shù)為：冶金熱軋輥預(yù)熱至200℃，送粉量為22g/min-32g/min，激光功率P＝1.8Kw-2.2Kw，高斯光斑半徑R＝3mm,掃描速度V＝6mm/s-8mm/s，搭接率為50％。

采用本發(fā)明所述熔覆材料制備的熔覆層，不僅能恢復(fù)失效熱軋輥原始尺寸，而且熔覆層硬度、耐磨損性能、耐熱疲勞性能都比基體材料更優(yōu)異，延長了其使用壽命，降低輥耗，減少了企業(yè)生產(chǎn)成本。

具體實(shí)施方式