[发明专利]一种含有Mn、Mo、Ti的WC－FeNiCr无磁涂层材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁基无磁涂层材料及其制备方法，属于激光材料加工技术领域。

背景技术

无磁材料在军事、航空航天、石油勘探、地质测量、模具等领域中获得广泛应用，具有非常重要的不可或缺的作用。激光熔覆技术在制备无磁复合涂层方面具有显著优势，不受零部件形状复杂程度以及尺寸大小的限制，可在工件表面精确获得厚度均匀、耐磨、抗腐蚀的无磁涂层材料，涂层与基体实现冶金结合。由于国内Co、Ni资源的匮乏，我们采用Fe基合金部分代替Ni的方式，进行了激光熔覆WC-FeNiCr无磁复合涂层的制备（专利号：ZL200910210544.X），无磁复合涂层中碳化钨质量百分比在20－60％范围，涂层所对应的相对磁导率在1.005－1.036范围，由于材料配比以及激光熔覆工艺的差异，在一定的制备条件下涂层中会出现少量的弱磁性相，影响到了材料无磁性能的稳定。众所周知，碳化钨含量越高，材料的耐磨性能越优异。为了提高涂层材料中的碳化钨含量，需要添加合金元素以稳定Fe基合金中奥氏体的稳定性，从而实现无磁性能的稳定性。根据有关原理可知，Mn元素可以提高材料中奥氏体的稳定性，Mo可以提高材料的强度，Ti元素可以进一步降低或消除材料中的弱磁性相。通过添加其它合金元素的方法可以实现涂层材料相对磁导率的降低，从而满足实际应用的需要。

发明内容

本发明主要为了进一步提高WC-FeNiCr无磁涂层材料中碳化钨的含量并促进无磁性能的稳定性，提供一种含有Mn、Mo、Ti的WC－FeNiCr无磁涂层材料及其制备方法，以满足较高使用要求的需要。

一种含有Mn、Mo、Ti的WC－FeNiCr无磁涂层材料，其特征在于：其中碳化钨：50～66wt%、Ni：4～6 wt%、Cr：6～8 wt%、Mn：2.0～3.5 wt%、Mo：1.5～2.5 wt%、Ti：1.0～2.0 wt%、余量Fe。

所述的一种含有Mn、Mo、Ti的WC－FeNiCr无磁涂层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按权利要求1中所述组分的质量百分比进行合金材料的选取；

（2）采用水雾化、气雾化或等离子旋转电极雾化的方式分别制备Fe、Ni、Cr、Mn、Mo、Ti的单元素粉末，粉末纯度不低于99.5％，粉末粒度为40～90μm；

（3）选用粉末粒度为35～110μm的铸造型或烧结型碳化钨粉末，并按照配比称量各合金粉末与碳化钨粉末，其中碳化钨粉末质量百分比50～66%；

（4）将FeNiCr为基且含有Mn、Mo、Ti的多元合金粉末与碳化钨粉末在球磨机内混合1.5～3.0小时，实现多元粉体的均匀化；

（5）选取无磁的零部件为基体，采用同步送粉的方式，利用激光熔覆等技术，在零部件表面上将粉末材料制备成涂层材料，实现零部件的强化或修复。激光熔覆工艺参数为：激光功率2.0～4.0KW，圆光斑尺寸为2～6mm，光束扫描速度为180～320mm/min，激光熔覆过程采用流量为10～18L/min的氩气保护。

所述的一种含有Mn、Mo、Ti的WC－FeNiCr无磁涂层材料及其制备方法，其特征在于：制备而成的涂层材料的相对磁导率在1.005≤u_r≤1.010之间。

附图说明

图1是不同WC含量且含有Mn、Mo、Ti的WC－FeNiC激光熔覆层的磁滞回线

① 碳化钨含量为50％无磁涂层的磁滞回线②碳化钨含量为58％磁涂层的磁滞回线③碳化钨含量为66％涂层的磁滞回线。

图2是不同WC含量且含有Mn、Mo、Ti的WC－FeNiC激光熔覆层的磁化曲线

① 碳化钨含量为50％无磁涂层的磁化曲线②碳化钨含量为58％磁涂层的磁化曲线③碳化钨含量为66％涂层的磁化曲线。

具体实施方式

实施例1

（1）选取典型的含有Mn、Mo、Ti元素的WC－FeNiCr无磁涂层材料配方，碳化钨：50wt%、Ni：4.0 wt%、Cr：6.0 wt%、Mn：2.0 wt%、Mo：1.5 wt%、Ti：1.0 wt%、余量Fe。

（2）采用水雾化、气雾化或等离子旋转电极雾化的方式分别制备Fe、Ni、Cr、Mn、Mo、Ti的单元素粉末，粉末纯度为99.5％，粉末粒度为40～90μm；

（3）选用粉末粒度为35～110μm的铸造型球状碳化钨粉末，并按照配比称量各合金粉末与碳化钨粉末，其中碳化钨粉末质量百分比50%；