激光熔覆用高硬度鈷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鈷基合金粉末及其制備工藝。具體技術(shù)方案為：一種激光熔覆用高硬度鈷基合金粉，各成分重量百分比濃度為：C：1.2-1.55%；Cr：28-31%；Fe：≤3%；Mn：≤0.5%；Mo：≤1%；Ni：≤3%；Si：0.7-1.5%；W：3.5-6.5%；余量Co。制備步驟為：a、準(zhǔn)備各成分的配料，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；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鈷基合金粉末及其制備工藝。
【專利說明】激光熔覆用高硬度鈷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鈷 基合金粉末及其制備工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 鈷基合金一般均用于耐腐蝕耐高溫氧化的環(huán)境，但由于鈷的生產(chǎn)成本較高，整體 材質(zhì)選擇鉆基合金，將使得閥門等廣品價(jià)格偏1?。為了保留鉆基合金耐腐蝕性耐1?溫氧化 及高硬度(耐磨性)，降低零部件的市場競爭力。采用激光熔覆的工藝將鈷基合金重熔在金 屬表面，使得金屬表面得到硬化處理，從而具有了鈷基合金的耐磨性及耐高溫氧化耐腐蝕 性。另外，為了延長鈷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。 但鈷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】

[0004] 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鈷基合金粉末及其制備工藝。
[0005] 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鈷基合 金粉，其特征在于：各成分重量百分比濃度為：C:1.2-1.55%;Cr :28-31%;Fe :彡3%;Mn : 彡 0· 5% ;Mo :彡 1% ;Ni :彡 3% ;Si :0· 7-1. 5% ;W :3· 5-6. 5% ;余量 Co。
[0006] 合金粉末粒徑為100/270目。
[0007] 激光熔覆用高硬度鈷基合金粉的制備方法，其特征在于：步驟如下：a、準(zhǔn)備權(quán)1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。
[0008] 其中，步驟a中的熔煉在真空度為l-10Pa條件下進(jìn)行，溫度為1800°C-2700°C。
[0009] 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。
[0010] 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、Fe、Mn、Mo、Ni、Si、W、 Co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)鈷基合金粉末而言，其中 Cr、Co、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，決定在合 金粉末中加入適量的B、Si、Mn和稀土氧化物。本發(fā)明的激光熔覆用高硬度鈷基合金粉末既 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。同時(shí)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】
[0011] 實(shí)施例1 : 1、試驗(yàn)材料：基材為ASTM A182 F304。
[0012] 2、激光熔覆材料： 成分為（按重量百分比）:C :L 2% ;Cr :28% ;Fe :3% ;Mn :0· 04% ;Mo :1% ;Ni :3% ;Si :0· 7% ; W :3. 5% ;余量 Co。
[0013] 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，得到高硬度鈷基合金粉末。
[0014] 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 鈷基合金粉末。
[0015] 5、熔覆層使用性能檢測。
[0016] 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鈷基合金粉，其特征在于：各成分重量百分比濃度為：C: 1. 2-1. 55% ；Cr :28-31% ；Fe ： ^ 3% ；Mn ： ^ 0. 5% ；Mo ： ^ 1% ；Ni ： ^ 3% ；Si ：0. 7-1. 5% ；ff ： 3· 5-6. 5% ;余量 Co。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆用高硬度鈷基合金粉，其特征在于：所述的合金粉 末粒徑為100/270目。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆用高硬度鈷基合金粉的制備方法，其特征在于：步 驟如下：a、準(zhǔn)備權(quán)1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鈷基合金粉的制備方法，其特征在于：步 驟a中的熔煉在真空度為l-10Pa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鈷基合金粉的制備方法，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)】B22F9/08GK104195546SQ201410423422
【公開日】2014年12月10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