[發明專利]一種超高速激光熔覆用石墨烯/鎳基復合粉末及制備方法

在審

• 申請號: 202110030040.0
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112877686A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 褚巧玲;張林;夏拓;趙鵬康;李繼紅;張敏
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C19/05;C22C32/00;B22F1/00;B22F9/08;B22F9/04
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 徐瑤

本發明公開的一種超高速激光熔覆用石墨烯/鎳基復合粉末，由一定量的鎳基基體粉末及一定量的石墨烯組成，石墨烯的質量是鎳基基體粉末質量0.05～0.2％；其中，鎳基基體粉末，按質量百分比由以下組分組成：Cr 18.0～22.0％，Mo 8.0～10.0％，Nb 3.0～4.0％，Si 0.1～0.5％，Fe 1.0～3.0％，余量為Ni，上述各組分質量百分比之和為100％。該粉末使熔覆層在超高速激光熔覆快熱快冷的情況下形成韌性良好、高硬度的鐵基熔覆層，在薄層熔覆時可替代電鍍。本發明還提供了該種超高速激光熔覆用石墨烯/鎳基復合粉末的制備方法。

技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，具體涉及一種超高速激光熔覆用石墨烯/鎳基復合粉末，還涉及該種超高速激光熔覆用石墨烯/鎳基復合粉末的制備方法。

背景技術

激光熔覆是一種表面改性技術，它通過在基材表面添加熔覆材料，利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝，在基材表面形成與基材為冶金結合的熔覆層。

超高速激光熔覆技術改變激光光斑與粉末粉斑的相對位置，利用小光斑高功率密度的激光使粉末在熔池之上達到熔融或半熔融狀態，快速凝固形成稀釋率極低，與基體呈冶金結合的熔覆層。與傳統的激光熔覆相比，熔覆薄涂層時，極大的提高熔覆線速度和速率，熔覆層光潔度好，硬度高，在軸類零件修復或表面改性替代電鍍領域具有廣泛的應用空間。

與普通激光熔覆技術相比，超高速激光熔覆小的光斑密度及較大的熔覆線速度使得熔覆層處于極熱極冷的狀態，造成熔覆層中產生較大的殘余應力。隨著熔覆層硬度的提高，熔覆層的脆性增加，導致熔覆層極易開裂。以上這些問題限制了超高速激光熔覆的推廣應用，尤其是替代對環境污染嚴重的電鍍技術。因此，開發一種高硬度、高塑韌性的高速激光熔覆用專用粉末，具有重要的工程實際意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種超高速激光熔覆用石墨烯/鎳基復合粉末，該粉末使熔覆層在超高速激光熔覆快熱快冷的情況下形成韌性良好、高硬度的鐵基熔覆層，在薄層熔覆時可替代電鍍。

本發明的另一個目的是提供一種超高速激光熔覆用石墨烯/鎳基復合粉末制備方法。

本發明所采用的技術方案是，一種超高速激光熔覆用石墨烯/鎳基復合粉末，由一定量的鎳基基體粉末及一定量的石墨烯組成，石墨烯的質量是鎳基基體粉末質量0.05～0.2％；其中，鎳基基體粉末，按質量百分比由以下組分組成：Cr 18.0～22.0％，Mo 8.0～10.0％，Nb 3.0～4.0％，Si 0.1～0.5％，Fe 1.0～3.0％，余量為Ni，上述各組分質量百分比之和為100％。

本發明所采用的第二個技術方案是，一種超高速激光熔覆用石墨烯/鎳基復合粉末的制備方法，具體步驟如下：

步驟1：配置鎳基基體粉末，具體為：按質量百分比分別稱取Cr18.0～22.0％，Mo8.0～10.0％，Nb 3.0～4.0％，Si 0.1～0.5％，Fe 1.0～3.0％，余量為Ni，上述各組分質量百分比之和為100％；

步驟2：將步驟1稱取的各原料合金粉末混合后真空熔煉，采用氣霧化方法制粉；

步驟3：對霧化后的合金粉末進行粒度篩分，使篩分后的合金粉末在一定的粒度范圍內；

步驟4：按步驟3篩分后的合金粉末質量的0.05～0.2％稱取石墨烯，將石墨烯與步驟3篩分后的合金粉末一起置于行星式球磨機中進行球磨處理；

步驟5：對球磨后的復合粉末進行粒度篩分，使篩分后的合金粉末在一定的粒度范圍內；

步驟6：對步驟5制備的粉末進行真空包裝，待用。

本發明的特征還在于，

步驟2中，氣霧化方法制粉具體為：采用真空熔煉設備，以N₂作為霧化氣體，霧化壓力為6MPa，霧化過程保持熔體的過熱度在100～150℃之間。