一種用于修復耐磨防腐熔覆層的鐵基激光熔覆粉末及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于修復耐磨防腐熔覆層的鐵基激光熔覆粉末的制備方法，包括：將由碳、硅、硼、鉻、鎳、錳、鉬組成原料熔成液體后經(jīng)過高壓氣霧化，再經(jīng)過冷卻后制得所述鐵基激光熔覆粉末。本發(fā)明制得的鐵基激光熔覆粉末的粒徑較小、熔覆后的涂層組織較小，具有較好的韌性，在熔覆過程中無開裂行為，且熔覆合金為低碳馬氏體組織，具有較好的硬度，經(jīng)鹽霧腐蝕72小時無銹斑，具有良好的耐腐蝕性。
【專利說明】一種用于修復耐磨防腐熔覆層的鐵基激光熔覆粉末及其制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于修復耐磨防腐熔覆層的鐵基激光熔覆粉末及其制備方法，屬于涂層材料【技術領域】。
【背景技術】
[0002]煤礦液壓支架工作環(huán)境潮濕且伴隨大顆粒粉末沖蝕，在使用過程中極易遭受腐蝕和磨損，大大降低了其使用壽命?，F(xiàn)有技術中普遍采用激光熔覆對液壓支架進行表面防護以提高其防腐耐磨效果，采用激光熔覆鐵鎳基合金粉末制備的耐磨防腐熔覆層，可以明顯延長煤礦液壓支架使用壽命，初步使用結果確定升井周期至少為3年，甚至5~8年。因此，煤礦液壓支架采用激光熔覆處理后可以顯著提高生產(chǎn)效率，降低成本，減少損耗，創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟和社會效益。
[0003]然而激光熔覆技術一直未能徹底地解決熔覆層的開裂、裂紋問題，這在很大程度上限制了這一技術的應用范圍。目前，激光熔覆工藝大多直接采用粒徑較粗大的熱噴涂粉末作為原料，但由于熱噴涂過程和激光熔覆過程的工藝特點不同，直接采用熱噴涂粉末來進行激光熔覆會造成熔覆層缺陷難以控制、涂層開裂加劇等現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出了一種用于修復耐磨防腐熔覆層的鐵基激光熔覆粉末及其制備方法，以解決現(xiàn)有的熔覆后涂層的韌性、耐腐蝕性及抗裂性較差的問題。為此，本發(fā)明提出了如下的技術方案:
[0005]一種用于修復耐磨防腐熔覆層的鐵基激光熔覆粉末的制備方法，包括:
[0006]將由碳、硅、硼、鉻、鎳、錳、鑰組成原料熔成液體后經(jīng)過高壓氣霧化，再經(jīng)過冷卻后制得所述鐵基激光熔覆粉末。
[0007]由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，本發(fā)明制得的鐵基激光熔覆粉末的粒徑較小、熔覆后的涂層組織較小，具有較好的韌性，在熔覆過程中無開裂行為，且熔覆合金為低碳馬氏體組織，具有較好的硬度，經(jīng)鹽霧腐蝕72小時無銹斑，具有良好的耐腐蝕性。
【具體實施方式】
[0008]本發(fā)明的【具體實施方式】提出了一種用于修復耐磨防腐熔覆層的鐵基激光熔覆粉末的制備方法，包括:
[0009]將由碳、硅 、硼、鉻、鎳、錳、鑰組成原料熔成液體后經(jīng)過高壓氣霧化，再經(jīng)過冷卻后制得所述鐵基激光熔覆粉末。
[0010]具體的，本【具體實施方式】中的鐵基激光熔覆粉末是由碳、硅、硼、鉻、鎳、錳和鑰組成的，其制備方法為高壓氣霧化制粉，工藝參數(shù)為:霧化壓力為4.0-4.5MPa、過熱度為100-2000C。按照優(yōu)選原料配比進行選擇金屬材料，在冶煉爐中熔成液體，經(jīng)高壓氣霧化，在噴嘴孔下冷卻為冶金粉末。
[0011]采用上述高壓氣霧化得到的鐵基激光熔覆粉末的粒度和粒徑較小，小于20 μ m的粉末占主體粉末的80%。并且鐵基激光熔覆粉末的球形度較高、氧含量較低，其組成為(按重量 %):0 ( 0.07% ；C,0.05-0.2% ；Si, 1.2-1.7% ;Β，0.4-0.8% ；Cr, 15-18% ;Ni，5_7.5% ；Mn,0.2-0.55% ；Mo, 1.5-3.0% ;余量為 Fe。
[0012]將上述鐵基激光熔覆粉末采用大功率激光器制備涂層，具體工藝參數(shù)為:功率:7000-8000W，送粉率:35-40g/min，光斑直徑:10_15mm，掃描速度:400-480mm/min，搭接率:45-50%。制備的涂層為細小的等軸晶，涂層韌性較好，抗沖擊韌性>400kJ/m2，涂層為低碳馬氏體組織，硬度> 30HRC，熔覆后的涂層材料經(jīng)鹽霧腐蝕72小時無銹斑，具有良好的耐腐蝕性，粉末熔覆后無裂紋產(chǎn)生，具有良好的抗裂性，可滿足煤礦液壓支架修復的具體工況要求。
[0013]本【具體實施方式】提供的用于修復耐磨防腐熔覆層的鐵基激光熔覆粉末的制備方法具有以下的特點:
[0014]I)采用高壓氣霧化(霧化壓力在4.0-4.5MPa)制粉，所得粉末球形度高，氧含量低，粒徑小，<20μπι的粉末占80%，小粒徑的粉末經(jīng)激光熔覆后組織細小，可提高涂層韌性。涂層的抗沖擊韌性>400kJ/m2。 [0015]2)該激光熔覆粉末通過低碳含量保證涂層韌性，通過添加適量的硼、鉻、錳、和鑰，來提高熔覆涂層的硬度；在保持涂層硬度> 30HRC的前提下，熔覆過程中不產(chǎn)生裂紋。
[0016]3)該激光熔覆粉末通過適量的鉻、鑰和鎳的含量，在保證不失韌性的前提下，增加熔覆涂層的抗腐蝕能力，經(jīng)鹽霧腐蝕72小時無銹斑。
[0017]4)該激光熔覆粉末為鐵基粉末，所含合金元素含量低，修復煤礦液壓支架顯著提高其使用壽命具有良好的經(jīng)濟性。
[0018]下面通過具體的實施例對本發(fā)明提出的用于修復耐磨防腐熔覆層的鐵基激光熔覆粉末的制備方法作詳細說明。
[0019]實施例1:
[0020]相應的鐵基激光熔覆粉末由碳、硅、硼、鉻、鎳、錳、鑰組成。取各自配比的金屬材料在冶煉爐中熔成液體，經(jīng)高壓氣霧化(霧化壓力為4.0MPa)，在噴嘴孔下冷卻為冶金粉末，一次性得到〈20 μ m的粉末占主體粉末80%，粉末氧含量低，其組成為(重量％):0，0.05% ；C,
0.05% ；Si, 1.2% ;Β，0.4% ；Cr, 15% ；Ni,5% ；Mn,0.2% ；Mo, 1.5% ;余量為 Fe。
[0021]采用大功率激光器在奧氏體不銹鋼上熔覆該粉末，在涂層的制備過程中，沒有出現(xiàn)裂紋，涂層硬度均值為31.2HRC，涂層的沖擊韌性為586kJ/m2。經(jīng)鹽霧腐蝕72小時無銹斑。
[0022]實施例2:
[0023]相應的鐵基激光熔覆粉末由碳、硅、硼、鉻、鎳、錳、鑰組成。取各自配比的金屬材料在冶煉爐中熔成液體，經(jīng)高壓氣霧化(霧化壓力為5.0MPa)，在噴嘴孔下冷卻為冶金粉末，一次性得到<2μπι粉末占主體粉末的85%。粉末氧含量低，其組成為(重量％):00.06% ；C,0.2% ；Si, 1.7% ;Β，0.8% ；Cr, 18% ；Ni,7.5% ;Μη，0.55% ;Μο，3.0% ;余量為 Fe。
[0024]采用大功率激光器在奧氏體不銹鋼上熔覆該粉末，在涂層的制備過程中，沒有出現(xiàn)裂紋，涂層硬度均值為43.2HRC，涂層的沖擊韌性為487kJ/m2。經(jīng)鹽霧腐蝕72小時無銹斑。
[0025]實施例3:
[0026]相應的鐵基激光熔覆粉末由碳、硅、硼、鉻、鎳、錳、鑰組成。取各自配比的金屬材料在冶煉爐中熔成液體，經(jīng)高壓氣霧化(霧化壓力為4.5MPa)，在噴嘴孔下冷卻為冶金粉末，一次性得到〈2 μ m粉末占主體粉末83%。粉末氧含量低，其重量百分比為(重量％):C,0.07% ；
Si,1.64% ;Β，0.75% ；Cr, 17.8% ；Ni,5.5% ;Μη，0.3% ;Μο，2.5% ；00.10% ;余量為 Fe。
[0027]采用大功率激光器在奧氏體不銹鋼上熔覆該粉末，在涂層的制備過程中，沒有出現(xiàn)裂紋，涂層硬度均值為38.8HRC，涂層的沖擊韌性為535kJ/m2。經(jīng)鹽霧腐蝕72小時無銹斑。
[0028]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明實施例揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。`
【權利要求】
1.一種用于修復耐磨防腐熔覆層的鐵基激光熔覆粉末的制備方法，其特征在于，包括: 將由碳、硅、硼、鉻、鎳、錳、鑰組成原料熔成液體后經(jīng)過高壓氣霧化，再經(jīng)過冷卻后制得所述鐵基激光熔覆粉末。
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述高壓氣霧化的條件包括:高壓氣霧化。
3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，制得的所述鐵基激光熔覆粉末包括0.05wt% 的氧、0.05wt% 的碳、1.2wt% 的娃、0.4wt% 的硼、15wt% 的鉻、5wt% 的鎳、0.2wt% 的猛和1.5wt%的鑰，余量為鐵。
4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述方法還包括: 將所述鐵基激光熔覆粉末通過功率為7000-8000W、送粉率為35-40g/min、光斑直徑為10-15mm、掃描速度為400-480mm/min以及搭接率為45_50%。的條件下的激光器制備涂層，以修復耐磨防腐熔覆 層。
【文檔編號】C22C38/54GK103695899SQ201310713700
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權日:2013年12月20日
【發(fā)明者】徐紅艷, 國俊豐, 侯偉驁, 高峰, 趙雪飛, 薛俊鵬, 陸在平, 田玉亮 申請人:北礦新材科技有限公司, 北京礦冶研究總院