[發明專利]一種蠕墨鑄鐵模具表面激光預熱處理后熔覆鎳基合金涂層的方法

在審

• 申請號: 201610278408.4
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN105779997A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 李偉洲;蔣智秋;童慶;黃祖江;董婉冰;陳泉志;唐仕光
• 申請（專利權）人: 廣西大學;廣西南寧金鉑洲材料有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C19/03;C22C19/05
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司 45104
• 代理人: 王素娥

技術領域

本發明為激光熔覆技術領域，具體涉及一種蠕墨鑄鐵模具表面激光預熱處 理后熔覆鎳基合金涂層的方法。

背景技術

鑄鐵是含碳量大于2.11％的鐵碳合金,熔煉簡單、成本低廉，具有優良的 鑄造性能和很高的減摩和耐磨性，良好的消振性和切削加工性等，應用非常廣 泛。蠕墨鑄鐵是近年來發展迅速的一種新型鑄鐵材料。蠕墨鑄鐵中的石墨在光 學顯微鏡下的形狀似乎成片狀，但石墨片短而厚，頭部較鈍、較圓，形似蠕蟲 狀。兼備灰鑄鐵和球墨鑄鐵的一些優點，廣泛的用作玻璃模具、鋼錠模、排氣 管、汽缸、汽車發動機等。

在實際生產生活中，模具經常受高溫氧化、生長變形、熱疲勞、磨損等多 種考驗而導致模具壽命縮短或失效,常見的失效形式有：起皮、剝落、麻點、 裂紋等。激光熔覆也稱激光包覆或激光熔敷。實驗證明采用激光熔覆技術修復 模具是切實可行的途徑，相關應用的文獻如：①申請號為201510076340.7的 中國專利公開了一種在蠕墨鑄鐵表面制備鈷基合金涂層的激光熔覆方法，采用 預置送粉的方法將鈷基合金粉末鋪在基體表面，然后進行激光熔覆，使合金粉 末和基材呈冶金結合。鈷基合金粉末由C、Si、Cr、W、Co元素組成，含量分 別為C≤1％、Si≤0.8％、Cr≤30％、W≤12％,余量為Co。此方法制備的涂層硬度 較高，高溫下具有良好的耐磨性和耐腐蝕性，涂層內部無夾渣或氣泡，結合強 度高。②申請號為201510669072.X的中國專利公開了一種球墨鑄鐵表面激光 修復方法。采用該方法所形成的熔覆區無裂紋缺陷，熔覆層與球磨鑄鐵基材界 面呈現不連續熔化趨勢，界面呈典型的鋸齒狀，結合強度高，避免了界面由于 連續變態萊氏體的生成而產生裂紋。③董世運等在文獻《鑄鐵件激光熔覆 NiCuFeBSi合金組織及力學性能》中針對鑄鐵件激光熔覆的白口組織和開裂問 題進行研究，對基材整體采用不同的溫度預熱，結果表明隨預熱溫度升高，熔 覆層界面白口組織寬度增加，白口組織呈現分散、斷續狀分布，有利于降低界 面脆性，抑制熔覆層開裂傾向。但同時由于預熱溫度的提高，使熔覆層和界面 結合區硬度下降，熔覆層稀釋率大。本發明采用激光預熱基體表面，對基材熱 影響小，在改善裂紋缺陷的同時對熔覆層其他性能影響較小，目前，未見相關 文獻報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種與基體結合好，涂層均勻致密、無氣孔、裂紋和 夾雜物的一種蠕墨鑄鐵模具表面激光預熱處理后熔覆鎳基涂層的方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種蠕墨鑄鐵模具表面激光預熱處理后熔覆鎳基合金涂層的方法，操作步 驟如下：

1.步驟一：用線切割將蠕墨鑄鐵基體切割為45*35*10的試樣，并先后用 80、240、360、400目砂紙打磨光潔→進行噴砂處理→用丙酮、超聲波清洗→ 去離子水沖洗干凈→吹風機吹干試樣。

2.步驟二：用真空干燥機干燥鎳基合金粉末，烘干溫度為100度，時間為 5小時。所述鎳基合金粉末各成分含量如下：C<0.1Wt％、Si含量1.8～3.0 Wt％、Cr<1.0Wt％、B含量0.9～1.5Wt％、Fe<6.0Wt％、余量為Ni，鎳基 合金粉末的粒度為-150～320目。

3.步驟三：用光纖激光器進行激光預處理，激光輸出功率為0W、100W、 200W、300W、350W，掃描速度為2mm/s。

4.步驟四：使用光纖激光器進行激光熔覆，激光輸出功率為600～1500W， 光斑大小為1.5～2.5mm,焦距為18～22mm，送粉電壓為8～15V，載氣流為 6L/min送粉氣體為高純氬氣，流量為3～8L/min，掃描速度為2～8mm/s，搭 接率為20％。

本發明的有益效果是：

1.本發明首先用激光對試樣進行預熱處理，然后采用同步送粉激光熔覆得 到鎳基合金涂層，經預處理后，能夠降低激光熔覆后熔覆層內部的溫度梯度， 減少熱應力的產生，在一定程度上降低了熔覆層萌生裂紋的可能性。同時對硬 度、稀釋率等其他性能影響較小。

2.本發明采用的預熱處理方法為激光預處理，與傳統的預處理相比，激光 預處理只是在基體表面加熱，對基材的影響較小。此外，更好的節約了能源， 降低生產成本，提高效率。

3.本發明得到的鎳基合金涂層與基體呈冶金結合，結合強度高。