專利名稱：：一種激光熔覆用高硬度不銹鋼合金粉末及制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于金屬表面處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種激光熔覆用高硬度不銹鋼合金粉末及其制備工藝。
背景技術(shù)：
：不銹鋼一般均用于耐腐蝕的環(huán)境，但由于不銹鋼材料本身的硬度較低，一般在HB220左右，而使用環(huán)境比較復(fù)雜，一般需要既耐腐蝕又耐磨損，因此，處于這樣環(huán)境下的不銹鋼材質(zhì)設(shè)備容易磨損而失效，影響設(shè)備的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。為了延長(zhǎng)設(shè)備使用的周期以達(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)。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放置選擇的涂層材料，經(jīng)激光輻照后，使之和基體表面熔化，經(jīng)快速凝固形成低稀釋度的、與基體呈冶金結(jié)合的表面涂層的工藝過程。與傳統(tǒng)的表面處理技術(shù)如電鍍和熱噴焊等相比，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)和熱變形區(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。在激光熔覆實(shí)際的生產(chǎn)中，主要采用高成本的合金系列材料，如鈷基合金、鎳基合金、銅基合金和陶瓷材料等，由此導(dǎo)致熔覆層成本相對(duì)較高，防礙了激光熔覆技術(shù)的進(jìn)一步推廣。由于鐵基合金激光熔覆材料成本明顯比鈷基合金、鎳基合金和陶瓷類低，但性能相當(dāng)甚至更加優(yōu)越，且由于基體與熔覆層的材料接近有益于界面的結(jié)合，因此開發(fā)鐵基合金的激光熔覆材料具有重要的戰(zhàn)略意義。但鐵基合金材料在進(jìn)行激光熔覆時(shí)易發(fā)生開裂、氧化、易產(chǎn)生氣孔、以及自熔性較差等缺點(diǎn)，我們通過對(duì)覆層合金系統(tǒng)成分進(jìn)行設(shè)計(jì)并選擇最佳的激光工藝參數(shù)，采用正交試驗(yàn)方法進(jìn)行激光熔覆試驗(yàn)，通過表面質(zhì)量分析、硬度試驗(yàn)、掃描電鏡對(duì)熔覆層的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定最佳鐵基合金激光熔覆的配方及激光熔覆的最佳工藝。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種激光熔覆用高硬度不銹鋼合金粉末，克服了現(xiàn)有鐵基合金材料在進(jìn)行激光熔覆時(shí)易發(fā)生開裂、氧化、產(chǎn)生氣孔以及自熔性較差等缺點(diǎn)。本發(fā)明的不銹鋼合金粉末成分設(shè)計(jì)原則為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Fe、B、Si、Ni、Cr、Mo及稀土氧化物。其中，為了保證試驗(yàn)的效果以及耐腐蝕性，對(duì)于R5-6鐵基合金粉末而言，其中Cr、Ni、C的含碳量穩(wěn)定在304#和316#不銹鋼的水平，即(》18%、Ni》9%、C約0.6。/。左右；為了提高熔覆層的硬度并增加耐磨性，決定在合金系列中加入適量的B、Si、Mo和稀土氧化物。本發(fā)明的激光熔覆用高硬度不銹鋼合金粉末，各成份重量百分比濃度為C:0.5-0.8%;Cr:18-24%;M:11-17%;B:2.0-5.5%;Si:2.0-6.0%;Mo:4-9%;Ce02:1-5%;Fe余量。其中各元素的純度》99.9%;合金粉末粒度為45-110um。本發(fā)明的另一目的在于提供一種激光熔覆用高硬度不銹鋼合金粉末的制備工藝。本發(fā)明的不銹鋼合金粉末制備工藝包括以下步驟1)配料按配方準(zhǔn)備好原材料，每爐熔煉量為50公斤；2)熔煉在真空度為l-10Pa條件下進(jìn)行金屬熔煉，溫度為2700。C;3)造渣與脫氧待金屬全部熔化后進(jìn)行造渣以去除金屬液中雜質(zhì)，然后進(jìn)行脫氧處理；4)霧化制粉以氮?dú)鉃殪F化介質(zhì)，在8-10大氣壓下霧化5分鐘；5)粉末收集與成分檢測(cè)在無氧或低氧環(huán)境下讓金屬粉末冷卻至室溫;6)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。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1)本發(fā)明的激光熔覆用高硬度不銹鋼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)子等零部件的維修。2)本發(fā)明的激光熔覆用高硬度不銹鋼合金粉末的推廣，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)施例方式現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1:1、試驗(yàn)材料基材為1Crl8Ni9Ti。2、激光熔覆材料成分為(按重量百分比)C:0.75%;Cr:19%;Ni:15%;B:4.0%;Si:3.5%;Mo:6%;Ce02:4%;Fe余量。3、激光熔覆工藝功率為3-4kw，速度為5-10mm/s，光斑直徑為5-6mm，搭接率為30%，激光熔覆層厚度l.Omm，同步送粉。4、熔覆層使用性能檢測(cè)1)熔覆層的顯微硬度，具體數(shù)據(jù)見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>2)熔覆層的耐磨性能，具體數(shù)據(jù)見下表:試驗(yàn)材料4員時(shí)間(h)磨損量(g)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>4)激光熔覆層的質(zhì)量外觀表面平整、光滑；著色檢査未發(fā)現(xiàn)裂紋、氣孔與夾渣。實(shí)施例21、試驗(yàn)材料基材為1Crl8Ni9Ti。2、激光熔覆材料成分為(按重量百分比)C:0.6%;Cr:20%;Ni:13%;B:5.0%;Si:2.5%;Mo:8%;Ce02:5%;Fe余量。3、激光熔覆工藝功率為3-4KW，速度為5-10mm/s，光斑直徑為5-6mm，搭接率為30%，激光熔覆層厚度l.Omm，同步送粉。4、熔覆層使用性能檢測(cè)1)熔覆層的顯微硬度，具體數(shù)據(jù)見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>2)熔覆層的耐磨性能，具體數(shù)據(jù)見下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>3)熔覆層的耐磨性能，具體數(shù)據(jù)見下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>4)激光熔覆層的質(zhì)量外觀表面平整、光滑；著色檢查未發(fā)現(xiàn)裂紋、氣孔與夾渣。綜上所述激光熔覆層的硬度為HV(0.2)402-429;耐磨性能為基材的3-4倍；耐腐蝕性能明顯好于基材，提高了約30%。5)實(shí)際應(yīng)用案例本發(fā)明的激光熔覆用高硬度不銹鋼合金粉末廣泛用于閥門密封面、轉(zhuǎn)子軸徑、螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子等零部件的維修，部分應(yīng)用案例見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、一種激光熔覆用高硬度不銹鋼合金粉末，其特征在于，各成份重量百分比濃度為C0.5-0.8％；Cr18-24％；Ni11-17％；B2.0-5.5％；Si2.0-6.0％；Mo4-9％；CeO21-5％；Fe余量。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種激光熔覆用高硬度不銹鋼合金粉末，其特征在于各元素的純度》99.9%。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光熔覆用高硬度不銹鋼合金粉末，其特征在于所述合金粉末粒度為45-110um。4、一種激光熔覆用高硬度不銹鋼合金粉末的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟1)配料按配方準(zhǔn)備好原材料，每爐熔煉量為50公斤；2)熔煉在真空度為l-10Pa條件下進(jìn)行金屬熔煉，溫度為2700'C;3)造渣與脫氧待金屬全部熔化后進(jìn)行造渣以去除金屬液中雜質(zhì)，然后進(jìn)行脫氧處理；4)霧化制粉以氮?dú)鉃殪F化介質(zhì)，在8-10大氣壓下霧化5分鐘；5)粉末收集與成分檢測(cè)在無氧或低氧環(huán)境下讓金屬粉末冷卻至室溫；6)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。全文摘要本發(fā)明公開了一種激光熔覆用高硬度不銹鋼合金粉末及其制備工藝，合金粉末各成份重量百分比濃度為C0.5-0.8％；Cr18-24％；Ni11-17％；B2.0-5.5％；Si2.0-6.0％；Mo4-9％；CeO₂1-5％；Fe余量。合金粉末的制備工藝包括配料、熔煉、造渣與脫氧、霧化制粉、粉末收集與成分檢測(cè)、篩分六個(gè)步驟。本發(fā)明的的不銹鋼合金粉末既耐腐蝕又有較高的硬度，廣泛用于閥門密封面、轉(zhuǎn)子軸徑、螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子等零部件的維修。文檔編號(hào)B22F9/08GK101381868SQ20081014342公開日2009年3月11日申請(qǐng)日期2008年10月27日優(yōu)先權(quán)日2008年10月27日發(fā)明者洪徐申請(qǐng)人:洪徐