[發明專利]一種超高硬防腐耐磨激光熔敷層復合微結構粉末、復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202211430727.4
• 申請日: 2022-11-15
• 公開（公告）號: CN115746592A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 李太江;李巍;劉賀佳;婁正計;李聚濤;王超;孫琦;苗志彬;楊強斌;高壯;李生文;王炎超;張國旗;程曄峰;王博;張華;李巖
• 申請（專利權）人: 河北邯峰發電有限責任公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D5/08;C09D5/03;C09D7/61
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張宇鴿

本發明公開了一種超高硬防腐耐磨激光熔敷層復合微結構粉末、復合材料及其制備方法，該復合微結構粉末為核殼結構，包括WC粉末以及包覆于WC粉末外部的不銹鋼粉末。本發明在不銹鋼粉末中，添加WC硬質相，基于球磨工藝機械合金化WC與不銹鋼粉末，形成以WC為核，不銹鋼為殼的復合結構粉末，WC含量可達到60％～80％。在激光熔覆過程中，外層不銹鋼粉末可以保護WC，降低WC分解率，在熔敷層中盡量保留WC原始相。未分解WC顆粒不僅可作為硬質相，還能作為異質形核中心，促進二次枝晶形成，細化晶粒，制備出了超硬耐磨熔敷層，與不銹鋼熔敷層相比，本專利復合熔敷層不僅具有不銹鋼優良的耐蝕性能，還具有高耐磨性能。

技術領域

本發明屬于涂層防護技術領域，具體涉及一種超高硬防腐耐磨激光熔敷層復合微結構粉末、復合材料及其制備方法。

背景技術

風機軸承、葉片與蝸殼、鍋爐水冷壁等電廠結構與零件服役環境復雜，要求具有較高的耐蝕、耐磨性能。采用優異耐腐蝕性能不銹鋼作為構件熔敷層能較好地解決耐蝕問題，可以在短時間內滿足服役要求。但由于不銹鋼硬度低，耐磨性差，摩擦磨損性能成為使用瓶頸。

目前提高不銹鋼耐磨性最常見的方法是添加合金元素，這種方法對涂鍍層耐磨性和硬度的提升非常有限。添加硬質相顆粒也是常用的方法，譬如WC顆粒。WC的硬度可以達到2700～3200HV，能顯著提升涂鍍層硬度。但是WC在高于1000℃時會發生分解，形成低硬度相，這就限制了其對涂層硬度與耐磨性的提升。為最大限度提升涂層硬度，必須提升WC含量，降低WC分解率。常規機械混合方法在提升WC含量的同時不可避免會提升其分解率，且易造成涂層裂紋。因此，需要一種復合粉末可以降低WC分解率，提升WC原始相含量，降低微裂紋量。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種超高硬防腐耐磨激光熔敷層復合微結構粉末、復合材料及其制備方法。

本發明采用的技術方案如下：

一種超高硬防腐耐磨激光熔敷層復合微結構粉末，所述超高硬防腐耐磨激光熔敷層復合微結構粉末為核殼結構，包括WC粉末以及包覆于WC粉末外部的不銹鋼粉末。

優選的，以質量百分數計，所述超高硬防腐耐磨激光熔敷層復合微結構粉末中，WC粉末的含量為60％～80％，不銹鋼粉末含量為20％～40％。

優選的，WC粉末與不銹鋼粉末之間的結合方式包括冶金結合和機械結合。

優選的，所述不銹鋼粉末為奧氏體不銹鋼粉末。

本發明如上所述的超高硬防腐耐磨激光熔敷層復合微結構粉末的制備方法，包括如下過程：

將干燥的WC粉末和不銹鋼粉末進行球磨，使不銹鋼粉末包覆于WC粉末外層，得到所述超高硬防腐耐磨激光熔敷層復合微結構粉末。

優選的，將干燥的WC粉末和不銹鋼粉末進行球磨時，采用不同直徑的不銹鋼磨球，不銹鋼磨球的直徑范圍為6～20mm，球料比為10:1，轉速為350r/min，球磨時間為4～24小時。

優選的，所述干燥的WC粉末的粒徑為50～100μm，所述干燥的不銹鋼粉末的粒徑為1～20μm；

不銹鋼磨球包括直徑為6mm的不銹鋼磨球、直徑為10mm的不銹鋼磨球和直徑為20mm的不銹鋼磨球，6mm的不銹鋼磨球、直徑為10mm的不銹鋼磨球和直徑為20mm的不銹鋼磨球的個數比為3:50:200。

本發明還提供了一種復合材料的制備方法，包括如下過程：

通過激光熔覆的方法將本發明如上所述的超高硬防腐耐磨激光熔敷層復合微結構粉末熔覆于基體材料表面，在基體材料表面形成超高硬防腐耐磨激光熔敷層，得到所述復合材料。

優選的，激光熔覆時，激光功率為900W，焊接速度為3mm/s，離焦量：+2mm。