一種激光熔覆用耐鋅腐蝕涂層鈷基合金粉末的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于化學、冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種激光熔覆用耐鋅腐蝕涂層鈷基合金粉末。該粉末包括有Cr、Mo、Ni、W、Mo、Si、V、Fe、Co，其特征在于：還包括Y2O3、Hf，其中各組分的質(zhì)量百分數(shù)為：Cr：24～30％；Mo：3～8％；W：0.8～2％；Ni：1.5～4％；V：1～2.5％；Fe：0.3～1％；Si：0.5～1％；Y2O3：0.1～0.3％；Hf：0.1～0.3％；Co：余量。本發(fā)明解決并提高了鈷基合金粉末在激光熔覆層中的抗裂性、成型性、工藝穩(wěn)定性和成分均勻性，滿足了加工部件對熔覆層耐鋅腐蝕、耐磨、耐疲勞和適中硬度等的綜合性能要求。
【專利說明】一種激光溶覆用耐鋅腐蝕涂層鈷基合金粉末

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學、冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種適合于激光熔覆的鈷基合金粉末材料， 特別是涉及一種激光熔覆用耐鋅腐蝕涂層鈷基合金粉末。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，國內(nèi)外的耐鋅腐蝕涂層多采用噴涂、噴焊等傳統(tǒng)工藝制得，這些傳統(tǒng)工藝制 得的耐鋅腐蝕涂層有一些難以克服的問題。比如：耐鋅腐蝕層實際功能層很?。恢圃焱繉?過程中易產(chǎn)生氣孔、夾雜等缺陷；涂層與母材結(jié)合面為非冶金結(jié)合，涂層易出現(xiàn)脫落等問 題。而采用激光熔覆技術(shù)制造耐鋅腐蝕涂層則可以有效解決以上問題，且大大降低了制造 耐鋅腐蝕涂層的工藝條件要求，同時降低了成本。
[0003] 激光熔覆作為一種先進的金屬表面改性技術(shù)，隨著激光器功率和穩(wěn)定性的不斷提 高，得到了迅速推廣和廣泛應用。激光熔覆是在金屬表面獲得與基體牢固冶金結(jié)合，且無氣 孔、裂紋等缺陷的高性能表面覆層的先進表面改性技術(shù)，它可以將高熔點的合金材料熔覆 在低熔點的基材表面，也可以在低成本基材上制備出高性能的表面涂層，以取代大量高級、 高性能的整體材料，節(jié)約貴重金屬，降低零部件成本。激光熔覆解決了許多常規(guī)方法很難加 工或無法加工的問題，為金屬工件表面改性提供了一種技術(shù)獨特、先進有效的方法。
[0004] 鈷基合金粉末在耐鋅腐蝕領(lǐng)域具有其特殊的優(yōu)勢。但是，目前市場上激光熔覆專 用的鈷基合金粉末并不多見，而噴焊、噴涂等傳統(tǒng)工藝所使用的鈷基合金粉末，是按不同比 例加以調(diào)配，并以機械混粉的形式配制所需的鈷基合金粉末。
[0005] 這些混合鈷基合金粉末存在諸如混合不均勻、顆粒度差異大、熔點不同、成分偏 差、膨脹系數(shù)不同等問題，導致在實際熔覆中無法控制裂紋、氣孔、偏析、性能不穩(wěn)、不易機 加等缺陷。
[0006] 這些用于激光熔覆的鈷基合金粉末雖能在修復特定的設(shè)備部件上取得一定的技 術(shù)效果，但由于具有自身工藝特征，還不能滿足和適用于其它特定基材激光熔覆的工藝要 求，特別是不能滿足鈷基合金粉末在激光熔覆層中的抗裂性、成型性、工藝穩(wěn)定性和成分均 勻性的同時還要滿足對熔覆層的耐鋅腐蝕性能的要求。
[0007] 因此，研究開發(fā)出新的具有耐鋅腐蝕能力的、性能穩(wěn)定的激光熔覆用耐鋅腐蝕涂 層鈷基合金粉末，是所述【技術(shù)領(lǐng)域】里的重大課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決【背景技術(shù)】中的問題，本發(fā)明提供了一種具有耐鋅腐蝕能力的、性能穩(wěn)定 的激光熔覆用耐鋅腐蝕涂層鈷基合金粉末。
[0009] 本發(fā)明的具體技術(shù)方案是：
[0010] 一種激光熔覆用耐鋅腐蝕涂層鈷基合金粉末，包括有Cr、Mo、Ni、W、Mo、Si、V、Fe、 Co,其特征在于：還包括Y203、Hf，其中各組分的質(zhì)量百分數(shù)為：
[0011] Cr :24 ?30%;M〇 :3 ?8%;W :0· 8 ?2%;Ni :1. 5 ?4%;V :1 ?2. 5%;Fe :0· 3 ? 1% ;Si :0· 5 ?1% ;Y203 :0· 1 ?0· 3% ;Hf :0· 1 ?0· 3% ;Co :余量。
[0012] 上述激光熔覆用耐鋅腐蝕涂層鈷基合金粉末，其特征在于：各組分的質(zhì)量百分數(shù) 的優(yōu)選方案為：
[0013] Cr ：24% ；Mo ：3% ；ff ：0. 8% ；Ni ：1. 5% ；V ：1% ；Fe ：1% ；Si ：0. 5% ；Y203 ：0. 1% ；Hf ： 0. 1% ;Co :余量。
[0014] 上述激光熔覆用耐鋅腐蝕涂層鈷基合金粉末，其特征在于：各組分的質(zhì)量百分數(shù) 的另一優(yōu)選方案為：
[0015] Cr ：30% ；Mo ：8% ；ff ：2% ；Ni ：4% ；V ：2. 5% ；Fe ：0. 3% ；Si ：1% ；Y203 ：0. 3% ；Hf ： 0. 3% ;Co :余量。
[0016] 本發(fā)明的主要改進在于：添加了氧化釔和鉿兩種物質(zhì)，現(xiàn)結(jié)合以上兩種物質(zhì)的自 身的特性在本發(fā)明中起到的至關(guān)重要的作用進行簡單說明：
[0017] 氧化釔化學式為Y203，稀土，陶瓷添加劑；在陶瓷相形成的過程中起到細化晶粒的 作用，可以有效的抑制晶粒生長粗大而帶來的晶界裂紋及缺陷；同時γ 203具有很好的高溫 性能，能夠適應激光加工時光斑處約2200°C的高溫，不會分解或揮發(fā)；無替代品。
[0018] 鉿，化學式為Hf，過渡金屬，與鋯的性質(zhì)極為相似，氧化后可形成致密穩(wěn)定的氧化 物膜，具有極高的耐腐蝕、耐高溫性能；與鋯相比，Hf的高溫性能及抗裂性能更好，更加適 應激光加工時光斑處2200°C的高溫，不會揮發(fā)。
[0019] 本發(fā)明給出的具有防腐能力的、性能穩(wěn)定的激光熔覆用耐鋅腐蝕涂層鈷基合金粉 末是通過真空熔煉、真空氣霧化、篩選等工序精心制備的，粒度是-100+270目。
[0020] 本發(fā)明給出的具有防腐能力的、性能穩(wěn)定的激光熔覆用防腐涂層鈷基合金粉末， 在實際熔覆操作中采用1〇〇〇?3000W連續(xù)半導體激光器，在碳素鋼、結(jié)構(gòu)鋼、調(diào)質(zhì)鋼和不 銹鋼等材質(zhì)的零部件上，應用所述粉末材料的熔覆工藝參數(shù)是：功率：1200?2800W，焦距： 220?350臟，光斑尺寸：2X2臟?5X5臟，掃描速度：240?720mm/min，置粉厚度：0· 5? 1. 5mm〇
[0021] 本發(fā)明為具有耐鋅腐蝕能力的、性能穩(wěn)定的激光熔覆用耐鋅腐蝕涂層鈷基合金粉 末材料，主要應用于鍍鋅線沉沒輥、軸套、輸送輥等工件的激光熔覆耐鋅腐蝕涂層。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是：
[0023] 1、在現(xiàn)有的鈷鉻鎳合金基礎(chǔ)上，添加了 W、Mo、V、Si等合金基體強化元素、Y203和 Hf作為晶界強化元素和彌散質(zhì)點材料，并調(diào)整各元素的百分比含量。通過多種強化手段，強 化合金基體，又改進了晶界質(zhì)量，使合金獲得良好的綜合性能。從而實現(xiàn)了合金在具有適中 的硬度和強度的同時，又降低了合金熔點，增加了耐鋅腐蝕、耐磨性能。從根本上解決并提 高了鈷基合金粉末在激光熔覆層中的抗裂性、成型性、工藝穩(wěn)定性和成分均勻性，滿足了加 工部件對熔覆層耐鋅腐蝕、耐磨、耐疲勞和適中硬度等的綜合性能要求。
[0024] 2、本發(fā)明提供的該粉末材料的配方適用范圍較大，碳素鋼、結(jié)構(gòu)鋼、調(diào)質(zhì)鋼、不銹 鋼和工具鋼等材質(zhì)的零部件，均可采用該粉末進行激光熔覆涂層，應用前景極其廣闊。

【具體實施方式】
[0025] 發(fā)明人為了驗證本發(fā)明的粉末相對于現(xiàn)有粉末的優(yōu)勢，對出了以下對比試驗：
[0026] 首先是提供了現(xiàn)有粉末按照不同比例的兩個配方進行的試驗；
[0027] 試驗1 :選用的母材為鍍鋅線沉沒輥輥身。管壁表面用磨床磨削加工，表面粗糙度 Ra = 0. 5 μ m，熔覆前用丙酮清洗干凈。采用的鈷基合金粉末的化學成分為Cr :27% ;Mo : 5. 5% ;C :0· 25% ;Ni :2. 8% ;Fe :1. 5% ;Si :1% ;Co :余量。
[0028] 采用半導體激光器，選定的激光熔覆工藝參數(shù)為：功率：1200?2800W，焦距： 220?350臟，光斑尺寸：2 X 2臟?5 X 5臟，掃描速度：240?720mm/min，置粉厚度：0· 5? 1. 5mm〇
[0029] 經(jīng)激光熔覆，得到的耐鋅腐蝕層厚度在1mm左右，耐鋅腐蝕層表面凹凸不平，有明 顯裂紋、氣孔等缺陷。
[0030] 試驗2 :選用的母材為鍍鋅線輸送輥輥身。工件表面用磨床磨削加工，表面粗糙度 Ra = 0. 5 μ m，熔覆前用丙酮清洗干凈。采用的鈷基合金粉末的化學成分為Cr :28. 5% ;C : 1. 1% ;W :4. 4% ;Ni :1. 5% ;Fe :1. 5% ;Si :1% ;Co :余量。
[0031] 采用半導體激光器，選定的激光熔覆工藝參數(shù)為：功率：1200?2800W，焦距： 220?350臟，光斑尺寸：2 X 2臟?5 X 5臟，掃描速度：240?720mm/min，置粉厚度：0· 5? 1. 5mm〇
[0032] 經(jīng)激光熔覆，得到的耐鋅腐蝕層厚度在1mm左右，耐鋅腐蝕層表面凹凸不平，有明 顯裂紋、氣孔等缺陷。
[0033] 試驗發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)有粉末在焊接和表面處理，即開放的局部加熱的工藝環(huán)境，尤其是激 光加工這種快冷快熱、熱影響非常少的工藝環(huán)境下，適應性非常差，極易開裂或產(chǎn)生其他缺 陷。
[0034] 以下列表是本案發(fā)明人針對本發(fā)明提出的粉末配方做出的七組實施例：
[0035]

【權(quán)利要求】
1. 一種激光熔覆用耐鋅腐蝕涂層鈷基合金粉末，包括有Cr、Mo、Ni、W、Mo、Si、V、Fe、Co， 其特征在于：還包括Y 2〇3、Hf，其中各組分的質(zhì)量百分數(shù)為： Cr :24 ?30% ;Mo :3 ?8% ;W :0· 8 ?2% ;Ni :1· 5 ?4% ;V :1 ?2. 5% ;Fe :0· 3 ? 1% ;Si :0· 5 ?1% ;Y203 :0· 1 ?0· 3% ;Hf :0· 1 ?0· 3% ;Co :余量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆用耐鋅腐蝕涂層鈷基合金粉末，其特征在于：各組 分的質(zhì)量百分數(shù)為： Cr ：24 % ；Mo ：3 % ；ff ：0. 8 % ；Ni ：1. 5 % ；V ：1 % ；Fe ：1 % ；Si ：0. 5 % ；Y203 ：0. 1 % ；Hf ： 0. 1% ;Co :余量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆用防腐涂層鎳基合金粉末，其特征在于：各組分的 質(zhì)量百分數(shù)為： Cr ：30% ；Mo ：8% ；ff ：2% ；Ni ：4% ；V ：2. 5% ；Fe ：0. 3% ；Si ：1% ；Y203 ：0. 3% ；Hf ：0. 3% ； Co :余量。
【文檔編號】C23C24/10GK104195548SQ201410460532
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】王曉飚, 姜涵之 申請人:王曉飚, 姜涵之