[發明專利]一種在灰鑄鐵剎車盤表面進行激光熔覆的方法

在審

• 申請號: 202210413907.5
• 申請日: 2022-04-14
• 公開（公告）號: CN114717549A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 孫福臻;李巖;劉陽;姜波;劉丁文
• 申請（專利權）人: 北京機科國創輕量化科學研究院有限公司;北京機科國創輕量化科學研究院有限公司煙臺分公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C19/05;C22C32/00
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本發明涉及用激光束加工技術領域，也可能涉及金屬粉末的加工，特別是涉及一種在灰鑄鐵剎車盤表面進行激光熔覆的方法，與現有技術不同的是：無需對灰鑄鐵基體進行噴砂、預熱及預置基底層等預處理工作，直接使賦能合金粉末通過激光熔覆技術在灰鑄鐵剎車盤表面形成一層或一層以上冶金結合良好的熔覆層。與現有技術相比，本發明無需熔覆前噴砂、預熱及預置基底層等預處理工作，是一種低能耗、快捷的熔覆方法；成功消除了熔覆過程易產生的氣孔、裂紋等缺陷；提高了灰鑄鐵剎車盤表面的硬度、耐磨損性能及耐腐蝕性能；提高了灰鑄鐵剎車盤的可靠性和使用壽命。

技術領域

本發明涉及激光束加工技術領域，也可能涉及金屬粉末的加工，特別是涉及一種在灰鑄鐵剎車盤表面進行激光熔覆的方法。

背景技術

灰鑄鐵材料具有高的減震性、優良導熱性、良好的加工性及低廉的成本等特點，廣泛應用于剎車盤的生產制造。然而灰鑄鐵材料仍存在一定的缺陷，如強度低、耐磨性和耐腐蝕性差，剎車盤在實際使用過程中，由于承受機械載荷、熱載荷及高溫氧化等的綜合作用，表面易產生磨損和腐蝕，降低了剎車盤的安全性與可靠性。如何對灰鑄鐵剎車盤表面改性提高其耐磨損和耐腐蝕等性能，以避免灰鑄鐵剎車盤過早失效，延長其使用壽命是本領域的研發方向之一。

激光熔覆作為一種先進表面改性技術，它是利用高能密度的激光束使在基材表面添加的合金材料與基材表面薄層快速熔化凝固，形成具有特殊功能及低稀釋率并且與基材呈冶金結合的涂層，從而使基材表面獲得具有耐磨損、耐腐蝕、隔熱、絕緣和抗氧化等優異性能。但將激光熔覆技術應用于灰鑄鐵材料的基體時，由于灰鑄鐵基體中存在高含碳量的石墨降低了基體的塑韌性，灰鑄鐵材料的焊接性極差，在灰鑄鐵剎車盤表面進行激光熔覆具有耐高溫、耐磨、耐腐蝕等性能的粉末時，灰鑄鐵剎車盤基體與激光熔覆層在快速凝固和冷卻過程中極易產生裂紋和氣孔等缺陷問題，嚴重影響了激光熔覆層與灰鑄鐵剎車盤基體的結合強度、耐磨損性能、耐腐蝕性能等，降低了在灰鑄鐵剎車盤表面采用激光熔覆技術的可靠性，因此如何利用激光熔覆工藝方法是提高灰鑄鐵剎車盤表面性能?，F有技術在此方面尚未有重大的突破。

發明內容

為解決在灰鑄鐵表面直接進行激光熔覆耐磨、耐腐蝕賦能層過程中易產生的氣孔、裂紋等缺陷，本發明提供一種在灰鑄鐵剎車盤表面進行激光熔覆的方法，避免灰鑄鐵在激光熔覆過程中產生的氣孔、裂紋等缺陷，提高灰鑄鐵剎車盤表面的耐磨損、耐腐蝕及耐高溫性能，延長灰鑄鐵剎車盤使用壽命。

本發明所采取的技術方案是：

一種在灰鑄鐵剎車盤表面進行激光熔覆的方法，與現有技術不同的是：無需對灰鑄鐵基體表面進行噴砂、預熱及預置基底層等預處理工作，直接使賦能合金粉末通過激光熔覆技術在灰鑄鐵剎車盤基體表面形成一層或一層以上無裂紋、氣孔等冶金缺陷的熔覆層。

作為優選，賦能合金粉末為一種耐磨、耐腐蝕及耐高溫的多元稀土摻雜鎳基碳化鎢合金粉末，賦能合金粉末由如下質量百分比的原料組成：0.2％～1.5％的C、15～45％的WC、0.5％～3.5％的Mo、1.5～8％的Fe、0.1～0.5％的Si、0.1～1.5％的Ti、0.1％～0.8％的CeO₂、0.1％～1.2％的Y₂O₃、0.1％～1.2％La₂O₃和余量的Ni。

作為優選，賦能合金粉末的粒度為150～300目，氧含量≤200ppm，氮含量≤200PPm，流動性≤20(s/50g)。

作為優選，在激光熔覆賦能合金粉末之前，對灰鑄鐵剎車盤基體表面的待熔覆位置用砂輪打磨至金屬光澤，并用酒精將表面的油、水等污物擦拭干凈。

作為優選，在灰鑄鐵剎車盤基體表面激光熔覆的送粉噴嘴為同軸環形送粉噴嘴或者為4束流同軸送粉噴嘴，激光光斑直徑為1～6㎜，保護氣體為氬氣，保護氣流量為15～25L/min。