激光熔覆用高硬度鎳基合金粉末及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種金屬表面硬化處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種激光熔覆用高硬度鎳基合金粉末及其制備工藝。本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種激光熔覆用高硬度鎳基合金粉末，各成分重量百分比濃度為：C：0.5-1%；Cr：14-16%；B：3-3.5%；Mn：≤0.3%；Si：4-4.9%；Fe：2-5%；余量Ni。制備步驟為：a、準(zhǔn)備各成分的配料，實(shí)施熔煉；b、將步驟a中進(jìn)過熔煉的配料進(jìn)行造渣及脫氧；c、將經(jīng)過步驟b處理的配料制造成粉末狀；d、將步驟c中的粉末狀配料進(jìn)行收集，冷卻；e、將步驟d中經(jīng)過冷卻的粉末狀配料進(jìn)行篩分。采用上述技術(shù)方案，提供了一種不易發(fā)生開裂、氧化、產(chǎn)生氣孔，自熔性好的激光熔覆用高硬度鎳基合金粉末及其制備工藝。
【專利說明】激光熔覆用高硬度鎳基合金粉末及其制備工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬表面硬化處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種激光熔覆用高硬度鎳基合金粉末及其制備工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]鎳基合金一般均用于耐腐蝕的環(huán)境，但由于鎳的生產(chǎn)成本較高，整體材質(zhì)選擇鎳基合金，將使得閥門等產(chǎn)品價(jià)格偏高。為了保留鎳基合金高硬度(耐磨損)及耐腐蝕性，降低零部件的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。采用激光熔覆的工藝將鎳基合金重熔在金屬表面，使得金屬表面得到硬化處理，從而具有了鎳基合金的耐磨性及耐腐蝕性。另外，為了延長(zhǎng)鎳基合金部件的使用周期以達(dá)到降低設(shè)備使用成本的目的，一般采用激光熔覆技術(shù)對(duì)這些磨損的設(shè)備進(jìn)行修復(fù)。
[0003]激光熔覆技術(shù)是指以不同的添加方法在被熔覆的基體上輸送選擇的涂層材料，經(jīng)激光輻照后，使之與基體表面熔化，經(jīng)快速凝固形成低稀釋率的、與基體呈冶金結(jié)合的表面涂層的工藝過程。與傳統(tǒng)的表面硬化處理技術(shù)如電鍍、氧乙炔噴焊、超音速噴涂等相比，激光熔覆技術(shù)具有熔覆層組織晶粒細(xì)小、熔覆層的結(jié)合為冶金結(jié)合、熱影響區(qū)和變形區(qū)小等優(yōu)點(diǎn)。特別是激光熔覆可以獲得高性能的合金熔覆層，具有耐磨性、硬度、耐腐蝕性能、抗氧化性能、熱障性能、抗氣蝕和沖蝕磨損等特點(diǎn)，因此該技術(shù)在工業(yè)上具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]但鎳基合金熔覆層要保持較高硬度，所以熔覆時(shí)易出現(xiàn)開裂、氧化、出現(xiàn)氣孔、自熔性較差等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種不易發(fā)生開裂、氧化、產(chǎn)生氣孔，自熔性好的激光熔覆用高硬度鎳基合金粉末及其制備工藝。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:一種激光熔覆用高硬度鎳基合金粉末，其特征在于:各成分重量百分比濃度為:c:0.5-1% ；Cr:14-16% ；B:3-3.5% ；Mn:(0.3% ；Si:4-4.9% ；Fe:2-5% ;余量 Ni。
[0007]其中，合金粉末粒徑為100/250目。
[0008]一種激光熔覆用高硬度鎳基合金粉末的制備方法，其特征在于:步驟如下:a、準(zhǔn)備權(quán)I中的各成分的配料，并對(duì)該配料采用專用熔爐實(shí)施熔煉；
b、將步驟a中進(jìn)過熔煉的配料進(jìn)行造渣及脫氧處理；
C、將經(jīng)過步驟b處理的配料采用霧化制粉法將配料制造成粉末狀；
d、將步驟c中的粉末狀配料進(jìn)行收集，并將其在無氧或低氧的環(huán)境下實(shí)施冷卻；
e、將步驟d中經(jīng)過冷卻的粉末狀配料進(jìn)行篩分，對(duì)于同種的金屬粉末，篩下物可作為回爐粉加以利用。
[0009]其中，步驟a中的熔煉在真空度為1-1OPa條件下進(jìn)行，溫度為1800°C—2700°C。
[0010]步驟c中采用霧化制粉法時(shí)以氮?dú)鉃殪F化介質(zhì)，在8-10大氣壓下霧化5 —10分鐘。
[0011]為了保證熔覆層的整體性能，如耐磨性、力學(xué)性能、物理性能以及化學(xué)性能等，且有效防止裂紋，同時(shí)考慮熔覆合金的成本，確定所選合金成分為C、Cr、B、Mn、S1、Fe、Ni及少量稀土氧化物。其中，為了保證試驗(yàn)的效果及耐腐蝕性，對(duì)鎳基合金粉末而言，其中Cr、N1、C的含量進(jìn)行嚴(yán)格控制；為了提高熔覆層的硬度并增加耐磨性，和自熔性，在合金粉末中加入適量的B、S1、Mo和稀土氧化物。采用上述技術(shù)方案，使該激光熔覆用高硬度鎳基合金粉末不易發(fā)生開裂、氧化、產(chǎn)生氣孔，自熔性好。
[0012]本發(fā)明的激光熔覆用高硬度鎳基合金粉末既耐腐蝕又有較高的硬度，處理后的激光熔覆層具有無裂紋、無氣孔、無雜質(zhì)、組織致密、晶粒細(xì)化等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于閥門密封面、轉(zhuǎn)子軸徑、螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子等零部件的表面硬化處理及維修。而且可減少戰(zhàn)略性稀有元素的用量，顯著降低激光熔覆成本。

【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1:
1、試驗(yàn)材料:基材為ASTMA182 F304 ；
2、激光熔覆材料:
成分為(按重量百分比):C:0.74% ；Cr:14% ；B:3.09% ；Mn:0.05% ；S1:4.4% ；Fe:2% ;余量Ni。
[0014]3、對(duì)準(zhǔn)備好的配料進(jìn)行熔煉，熔煉在真空度為IPa條件下進(jìn)行，溫度為1800°C，每爐熔煉質(zhì)量為50KG。將熔煉后的配料進(jìn)行造渣及脫氧處理，然后采用霧化制粉法將配料制造成粉末狀，此過程中以氮?dú)鉃殪F化介質(zhì)，在8Pa大氣壓下霧化5分鐘，然后在無氧或低氧狀態(tài)下實(shí)施冷卻，最后篩分，得到高硬度鎳基合金粉末。
[0015]4、激光熔覆工藝，采用激光熔覆機(jī)，功率為3km，速度為5mm/s，光斑直徑為5mm，搭接率為30%，激光熔覆層厚度1.0mm,同步送入加工的完成的高硬度鎳基合金粉末。
[0016]5、熔覆層使用性能檢測(cè)。
[0017]熔覆層的顯微硬度，具體數(shù)據(jù)見下表。

【權(quán)利要求】
1.一種激光熔覆用高硬度鎳基合金粉末，其特征在于:各成分重量百分比濃度為:C:.0.5-1% ；Cr:14-16% ；B:3-3.5% ；Mn S 0.3% ；Si:4~4.9% ；Fe:2-5% ;余量 Ni。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆用高硬度鎳基合金粉末:所述的合金粉末粒徑為.100/250 目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光熔覆用高硬度鎳基合金粉末的制備方法，其特征在于:步驟如下: a、準(zhǔn)備權(quán)I中的各成分的配料，并對(duì)該配料采用專用熔爐實(shí)施熔煉； b、將步驟a中進(jìn)過熔煉的配料進(jìn)行造渣及脫氧處理； C、將經(jīng)過步驟b處理的配料采用霧化制粉法將配料制造成粉末狀； d、將步驟c中的粉末狀配料進(jìn)行收集，并將其在無氧或低氧的環(huán)境下實(shí)施冷卻； e、將步驟d中經(jīng)過冷卻的粉末狀配料進(jìn)行篩分，對(duì)于同種的金屬粉末，篩下物可作為回爐粉加以利用。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光熔覆用高硬度鎳基合金粉末的制備方法，其特征在于:步驟a中的熔煉在真 空度為1-1OPa條件下進(jìn)行，溫度為1800°C—2700°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的激光熔覆用高硬度鎳基合金粉末的制備方法，其特征在于:步驟c中采用霧化制粉法時(shí)以氮?dú)鉃殪F化介質(zhì)，在8-10大氣壓下霧化5 —10分鐘。
【文檔編號(hào)】C23C24/10GK104178764SQ201410423309
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】姜慧, 張崇海 申請(qǐng)人:浙江瑞萊士機(jī)械有限公司