用于激光熔覆的合金粉末及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于激光熔覆的合金粉末，包括異種金屬粉末及高粘性液體助熔劑，所述異種金屬粉末包括如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分：C0.01～0.05％、Si0.3～0.8％、Cr0.7％～1.2％、Ni1％～5％、Mo0.5％～0.9％、Nb0.08％～0.6％、Al3％～7％、Zr0.1％～0.3％、Ti0.05～0.15％，其余為Fe。本發(fā)明還公開了一種用于激光熔覆的合金粉末的制備方法。本發(fā)明的用于激光熔覆的合金粉末具有較好可焊性差并且粘度較高。
【專利說明】用于激光熔覆的合金粉末及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光熔覆【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種用于激光熔覆的合金粉末及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光熔覆技術(shù)是指以不同的填料方式在被涂覆基體表面上放置選擇的合金涂層材料，經(jīng)激光輻照使之和基體表面一薄層同時(shí)熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低并與基體材料成冶金結(jié)合的表面涂層，從而顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電器特性等的工藝方法。在該工藝過程中，添加的合金粉末在基材的界面上熔融，并與部分熔融的基材材料混合成混合粘貼層，因此基材與合金涂層材料之間的粘貼性，直接影響涂層效果。
[0003]由于激光熔覆可以得到具有多種特性的金屬材料，而且還可以代替不容易買的高價(jià)金屬。另外激光熔覆比起現(xiàn)有的等離子金屬噴涂(plasma metallizing)工藝及電弧焊(arc welding)工藝，需要的熱量少，可以進(jìn)行局部加熱處理，因此能最大限度的減少基材的變形。尤其是因?yàn)榉墙佑|工藝，所以不發(fā)生異物的介入，并且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
[0004]在激光熔覆工藝中，合金粉末是通過粉末供給裝置按照預(yù)設(shè)的供給速度注入到基材上。
[0005]常見的用于激光熔覆的合金粉末有，鎢鉻鈷合金(Stellite)、因科鎳合金(inconel)、Fe-Cr-N1-B 合金、Fe-Cr-C-X 合金以及銅合金等。
[0006]然而，現(xiàn)有的用于激光熔覆的合金粉末的可焊性差，粘度較低，如果控制不好激光熔覆工藝中注入合金粉末時(shí)配合使用的防止氧化的氣體噴嘴的噴氣速度，則合金粉末容易分散，很難進(jìn)行精細(xì)涂敷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的用于激光熔覆的合金粉末的可焊性差，粘度較低。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]一種用于激光熔覆的合金粉末，包括異種金屬粉末及高粘性液體助熔劑，所述異種金屬粉末包括如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分:C0.01?0.05%, Si0.3?0.8%、Cr0.7%?
1.2%、Nil%?5%、ΜοΟ.5%?0.9%,Nb0.08%?0.6%、Α13%?7%、Zr0.1%?0.3%、Ti0.05 ?0.15%，其余為 Fe。
[0010]進(jìn)一步:所述異種金屬粉末的質(zhì)量百分含量為50?60%，所述高粘性液體助熔劑的質(zhì)量百分含量為40%?50%。
[0011]進(jìn)一步:所述異種金屬粉末包括如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分:C0.01%, Si0.80%,Cr0.70%, Ni5.0%, Mo0.50%, Nb0.08%, A17.0%, Zr0.10%, Ti0.15%，其余為 Fe ;或者，C0.05%, Si0.30%, Crl.20%, Nil.0%, Mo0.90%, Nb0.60%, A13.0%, Zr0.30%,Ti0.05%，其余為 Fe ;或者，C0.027%,Si0.70%,Cr0.75%,Ni4.3%,Mo0.71%,Nb0.12%,A15.9%,Zr0.14%,Ti0.12%，其余為 Fe ;或者，C0.034%, Si0.57%,Cr0.85%,Ni3.8%,Mo0.69%,Nb0.37%,A14.6%,Zr0.19%,Ti0.09%，其余為 Fe ;或者，C0.045%,Si0.42%,Cr0.98%,Nil.9%,Mo0.57%,Nb0.51%,A14.1 %, Zr0.26%,Ti0.06%，其余為 Fe。
[0012]進(jìn)一步:所述為高粘性液體助熔劑為AMC0446助熔劑。
[0013]進(jìn)一步:所述用于激光熔覆的合金粉末的粘性系數(shù)為0.0001?0.0003m2/SeC。
[0014]本發(fā)明所要解決得另一技術(shù)問題是現(xiàn)有的用于激光熔覆的合金粉末的制備方法得到的合金粉末的可焊性差，粘度較低。
[0015]本發(fā)明的另一技術(shù)方案如下:
[0016]一種用于激光熔覆的合金粉末的制備方法，包括:按照如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分制備異種金屬粉末:C0.01 ?0.05%、Si0.3 ?0.8 %、Cr0.7 % ?1.2 %、Nil % ?5 %、Mo0.5%?0.9%,Nb0.08%?0.6%、A13%?7%、Zr0.1%?0.3%,Ti0.05 ?0.15%，其余為Fe ;將所述異種金屬粉末和高粘性液體助熔劑混合得到所述用于激光熔覆的合金粉末。
[0017]進(jìn)一步，所述異種金屬粉末的制備方法為熔煉-惰性氣體霧化法，包括:將混合好的所述異種金屬粉末在氬氣保護(hù)下在1300?1500°C熔煉并保溫12?18小時(shí)得到所述異種金屬粉末的熔液；將所述異種金屬粉末的熔液霧化，所述霧化的介質(zhì)為氬氣，所述霧化的壓力為4.5MPa ;將所述霧化后的所述異種金屬粉末磨細(xì)得到粒度< 100 μ m的所述異種金屬粉末。
[0018]進(jìn)一步，所述熔煉的裝置為中頻感應(yīng)熔煉爐，所述霧化的裝置為中間包。
[0019]進(jìn)一步:按照所述異種金屬粉末的質(zhì)量百分含量為50?60%，所述高粘性液體助熔劑的質(zhì)量百分含量為40%?50%的比例混合，所述高粘性液體助熔劑為AMC0446助熔劑。
[0020]進(jìn)一步:所述混合的溫度為17?20°C，所述混合的時(shí)間為15?20分鐘。
[0021]本發(fā)明的有益效果如下:
[0022]1、本發(fā)明的用于激光熔覆的合金粉末具有較好可焊性差并且粘度較高。
[0023]2、本發(fā)明的用于激光熔覆的合金粉末的制備方法可以制備具有較好可焊性差并且粘度較高的合金粉末。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面為了更好地理解本發(fā)明，結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明技術(shù)方案。
[0025]實(shí)施例1
[0026]異種金屬粉末的制備方法為熔煉-惰性氣體霧化法，具體步驟如下:按照如下質(zhì)量比很合異種金屬粉末:C0.01%, Si0.80%, Cr0.70%, Ni5.0%, Mo0.50%, Nb0.08%,A17.0%, Zr0.10%, Ti0.15%，其余為Fe。將混合好的異種金屬粉末在氬氣保護(hù)下在1300°C熔煉并保溫18小時(shí)得到所述異種金屬粉末的熔液。將異種金屬粉末的熔液霧化，霧化的介質(zhì)為氬氣，霧化的壓力為4.5MP。將霧化后的異種金屬粉末磨細(xì)得到粒度< 100 μ m的異種金屬粉末。
[0027]將異種金屬粉末和高粘性液體助熔劑AMC0446助熔劑(美國焊材與焊劑公司American Solder&amp ；Flux C0., InC.)混合得到用于激光熔覆的合金粉末。其中，異種金屬粉末的質(zhì)量百分含量為57%，高粘性液體助熔劑的含量為43%?；旌系臏囟葹?8°C，混合的時(shí)間為19分鐘。
[0028]通過Hagen-poiseille方程測(cè)定制備得到的用于激光熔覆的合金粉末的粘性系數(shù)為 0.00017m2/sec。
[0029]實(shí)施例2
[0030]異種金屬粉末的制備方法為熔煉-惰性氣體霧化法，具體步驟如下:按照如下質(zhì)量比很合異種金屬粉末:C0.05%, Si0.30%, Crl.20%, Nil.0%, Mo0.90%, Nb0.60%,A13.0%, Zr0.30%, Ti0.05 %，其余為Fe。將混合好的異種金屬粉末在氬氣保護(hù)下在1370°C熔煉并保溫16小時(shí)得到所述異種金屬粉末的熔液。將異種金屬粉末的熔液霧化，霧化的介質(zhì)為氬氣，霧化的壓力為4.5MP。將霧化后的異種金屬粉末磨細(xì)得到粒度< 100 μ m的異種金屬粉末。
[0031]將異種金屬粉末和高粘性液體助熔劑AMC0446助熔劑混合得到用于激光熔覆的合金粉末。其中，異種金屬粉末的質(zhì)量百分含量為60%，高粘性液體助熔劑的含量為40%?；旌系臏囟葹?7°C，混合的時(shí)間為20分鐘。
[0032]通過Hagen-poiseille方程測(cè)定制備得到的用于激光熔覆的合金粉末的粘性系數(shù)為 0.0001m2/sec。
[0033]實(shí)施例3
[0034]異種金屬粉末的制備方法為熔煉-惰性氣體霧化法，具體步驟如下:按照如下質(zhì)量比很合異種金屬粉末:C0.027%, Si0.70%, Cr0.75%, Ni4.3%, Mo0.71%, Nb0.12%,A15.9%, Zr0.14%, Ti0.12%，其余為Fe。將混合好的異種金屬粉末在氬氣保護(hù)下在1500°C熔煉并保溫12小時(shí)得到所述異種金屬粉末的熔液。將異種金屬粉末的熔液霧化，霧化的介質(zhì)為氬氣，霧化的壓力為4.5MP。將霧化后的異種金屬粉末磨細(xì)得到粒度< 100 μ m的異種金屬粉末。
[0035]將異種金屬粉末和高粘性液體助熔劑AMC0446助熔劑混合得到用于激光熔覆的合金粉末。其中，異種金屬粉末的質(zhì)量百分含量為53%，高粘性液體助熔劑的含量為47%。混合的溫度為20°C，混合的時(shí)間為15分鐘。
[0036]通過Hagen-poiseille方程測(cè)定制備得到的用于激光熔覆的合金粉末的粘性系數(shù)為 0.00025m2/sec。
[0037]實(shí)施例4
[0038]異種金屬粉末的制備方法為熔煉-惰性氣體霧化法，具體步驟如下:按照如下質(zhì)量比很合異種金屬粉末:C0.034%, Si0.57%, Cr0.85%, Ni3.8%, Mo0.69%, Nb0.37%,A14.6%, Zr0.19%, Ti0.09%，其余為Fe。將混合好的異種金屬粉末在氬氣保護(hù)下在1400°C熔煉并保溫15小時(shí)得到所述異種金屬粉末的熔液。將異種金屬粉末的熔液霧化，霧化的介質(zhì)為氬氣，霧化的壓力為4.5MP。將霧化后的異種金屬粉末磨細(xì)得到粒度< 100 μ m的異種金屬粉末。
[0039]將異種金屬粉末和高粘性液體助熔劑AMC0446助熔劑混合得到用于激光熔覆的合金粉末。其中，異種金屬粉末的質(zhì)量百分含量為50%，高粘性液體助熔劑的含量為50%?；旌系臏囟葹?8°C，混合的時(shí)間為17分鐘。[0040]通過Hagen-poiseille方程測(cè)定制備得到的用于激光熔覆的合金粉末的粘性系數(shù)為 0.0003m2/sec。
[0041]實(shí)施例5
[0042]異種金屬粉末的制備方法為熔煉-惰性氣體霧化法，具體步驟如下:按照如下質(zhì)量比很合異種金屬粉末:C0.045%, Si0.42%, Cr0.98%, Nil.9%, Mo0.57%, Nb0.51%,A14.1%, Zr0.26%, Ti0.06 %，其余為Fe。。將混合好的異種金屬粉末在氬氣保護(hù)下在1450°C熔煉并保溫16小時(shí)得到所述異種金屬粉末的熔液。將異種金屬粉末的熔液霧化，霧化的介質(zhì)為氬氣，霧化的壓力為4.5MP。將霧化后的異種金屬粉末磨細(xì)得到粒度< 100 μ m的異種金屬粉末。
[0043]將異種金屬粉末和高粘性液體助熔劑AMC0446助熔劑混合得到用于激光熔覆的合金粉末。其中，異種金屬粉末的質(zhì)量百分含量為55%，高粘性液體助熔劑的含量為45%。混合的溫度為18°C，混合的時(shí)間為19分鐘。
[0044]通過Hagen-poiseille方程測(cè)定制備得到的用于激光熔覆的合金粉末的粘性系數(shù)為 0.0002m2/sec。
[0045]實(shí)施例1~5中選用的高粘性液體助熔劑在激光熔覆過程中既能防止合金粉末和基材的氧化，提聞?wù)迟N效果，并且防止基材及液體助溶劑的過熱，使其能維持良好的粘貼效果。該高粘性液體助熔劑需要滿足低溫工作條件，因此需要選擇低溫焊接用液體助熔劑AMC0446助熔劑。
[0046]實(shí)施例1~5中制備的粘性系數(shù)為0.0001~0.0003m2/SeC。如果粘度系數(shù)超過上述范圍，則粘度過大，使輸送合金粉末不容易；如果低于上述范圍則不容易涂敷具有傾斜面的基材下部。
[0047]將實(shí)施例1~5制備得到的用于激光熔覆的合金粉末對(duì)礦用液壓支架立柱進(jìn)行激光熔覆后，對(duì)得到的立柱進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，其結(jié)果如表1所示。其中可焊性采用碳當(dāng)量經(jīng)驗(yàn)公式得到:
[0048]w = w (C) +1/6 [w (Mn) ] +1/5 [w (Cr) +w (Mo) +w (V) ] +1/15 [w (Ni) +w (Cu)]，其中 w 表不每種成分的質(zhì)量百分含量。其中，當(dāng)w〈0.4%~0.6%時(shí)，焊接性良好。
[0049]表1礦用液壓支架立柱激光熔覆合金粉末后的性能
[0050]
【權(quán)利要求】
1.一種用于激光熔覆的合金粉末，其特征在于，包括異種金屬粉末及高粘性液體助熔劑，所述異種金屬粉末包括如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分:C0.01~0.05%、Si0.3~0.8%、Cr0.7 % ~1.2 %、Nil % ~5 %、Mo0.5 % ~0.9 %、Nb0.08 % ~0.6 %、A13 % ~7 %、Zr0.1%~0.3%,Ti0.05 ~0.15%，其余為 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光熔覆的合金粉末，其特征在于:所述異種金屬粉末的質(zhì)量百分含量為50~60%，所述高粘性液體助熔劑的質(zhì)量百分含量為40%~50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于激光熔覆的合金粉末，其特征在于:所述異種金屬粉末包括如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分:
C0.01%, Si0.80 %、Cr0.70 %、Ν?5.0 %、Mo0.50 %、Nb0.08 %、A17.0 %、Zr0.10 %、Ti0.15%，其余為Fe ;或者，
C0.05%, Si0.30%, Crl.20%, Nil.0 %、Mo0.90%, Nb0.60%, A13.0%, Zr0.30%,Ti0.05%，其余為Fe ;或者，
C0.027%, Si0.70%, Cr0.75%, Ni4.3%, Mo0.71%, Nb0.12%, A15.9%, Zr0.14%,Ti0.12%，其余為Fe ;或者，
C0.034%, Si0.57%, Cr0.85%, Ni3.8%, Mo0.69%, Nb0.37%, A14.6%, Zr0.19%,Ti0.09%，其余為Fe ;或者，
C0.045%, Si0.42%, Cr0.98%, Nil.9%, Mo0.57%, Nb0.51%, A14.1%, Zr0.26%,Ti0.06%，其余為 Fe。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于激光熔覆的合金粉末，其特征在于:所述為高粘性液體助熔劑為AMC0446助熔劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于激光熔覆的合金粉末，其特征在于:所述用于激光熔覆的合金粉末的粘性系數(shù)為0.0001~0.0003m2/sec。
6.一種用于激光熔覆的合金粉末的制備方法，其特征在于，包括: 按照如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分制備異種金屬粉末:C0.01~0.05%, Si0.3~0.8 %、Cr0.7 % ~1.2 %、Nil % ~5 %、Mo0.5 % ~0.9 %、Nb0.08 % ~0.6 %、A13 % ~7 %、Zr0.1%~0.3%, Ti0.05 ~0.15%，其余為 Fe ； 將所述異種金屬粉末和高粘性液體助熔劑混合得到所述用于激光熔覆的合金粉末。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述異種金屬粉末的制備方法為熔煉-惰性氣體霧化法，包括: 將混合好的所述異種金屬粉末在氬氣保護(hù)下在1300~1500°C熔煉并保溫12~18小時(shí)得到所述異種金屬粉末的熔液； 將所述異種金屬粉末的熔液霧化，所述霧化的介質(zhì)為氬氣，所述霧化的壓力為4.5MPa ； 將所述霧化后的所述異種金屬粉末磨細(xì)得到粒度< 100 μ m的所述異種金屬粉末。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述熔煉的裝置為中頻感應(yīng)熔煉爐，所述霧化的裝置為中間包。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:按照所述異種金屬粉末的質(zhì)量百分含量為50~60 %，所述高粘性液體助熔劑的質(zhì)量百分含量為40 %~50 %的比例混合，所述高粘性液體助熔劑為AMC0446助熔劑。
10.根據(jù)權(quán) 利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述混合的溫度為17~20°C，所述混合的時(shí)間為15~20分鐘。
【文檔編號(hào)】B22F9/08GK103962550SQ201410225357
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】張文, 周峰, 王維, 楊慶東, 侯宇紅, 董春春, 楊帆, 宋其偉 申請(qǐng)人:山東能源機(jī)械集團(tuán)大族再制造有限公司