[发明专利]专用于铡刀激光熔覆的钴基金属陶瓷合金粉末

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金粉末，特别是指一种专用于铡刀激光熔覆的钴基金属陶瓷合金粉末。

背景技术

激光具有高亮度、高方向性、高单色性、高相干性的特点，现在正被越来越多的领域所使用，激光熔覆就是表面处理技术中的一种。概括的说，激光熔覆的原理就是利用高能激光束照射金属材料表面，基材表面被迅速融化，液态的金属形成一个小规模的熔池，同时填注新的粉末材料，在这个熔池中，原本的金属材料与被添加的粉末相互混合，形成一层新的液态金属层。待激光光束经过以后，液态金属层迅速冷却由此在金属表面形成一层固态的熔覆层。铡刀一般包括底槽和刀具，刀具的一端铰接在底槽上，另一端设有把手，可以用于切割金属板材等硬质物体，铡刀经长期使用后，铡刀的刀刃易出现磨损、崩口等缺陷。若是能提供一种金属合金粉末，利用激光和金属合金粉末对铡刀进行表面处理，就可以提高铡刀的硬度以及抗冲击性能，延长铡刀的使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种专用于铡刀激光熔覆的钴基金属陶瓷合金粉末，该钴基金属陶瓷合金粉末专用于铡刀的激光熔覆，减少熔覆层的气孔、裂纹和缩孔缺陷，提高铡刀的硬度、强度和抗冲击性能。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种专用于铡刀激光熔覆的钴基金属陶瓷合金粉末，按重量百分比计，包含11-13%碳化钛，0.1-0.4%碳，4-6%氟化钙，1-3%氮化硅，6-9%铁，5-7%铬，2-4%锆，1-3%钒，2-4%硅，0.8-1.2%锰，余量为钴。

其中，专用于铡刀激光熔覆的钴基金属陶瓷合金粉末优选配比包含12%碳化钛，0.3%碳，5%氟化钙，2%氮化硅，8%铁，6%铬，3%锆，2%钒，3%硅，1%锰，余量为钴。

本发明中的钴基金属陶瓷合金粉末中各成分的作用如下：

钴（Co）：作为金属陶瓷基材，熔覆时彻底熔融，与熔融状态的铡刀基材一同形成激光熔池，以供其他元素或化合物在熔池中均匀分布后凝固成熔覆层，以增加熔覆层硬度。

碳化钛（TiC）颗粒：在激光熔覆过程中不熔化，在对铡刀激光熔覆时钴基金属陶瓷合金粉末从打印头均匀喷出，TiC均匀分布在熔池中，作为强化微粒存在于熔覆层中，极大地增强了熔覆层的硬度。

碳（C）：属于非金属元素，碳含量越高，硬度就越高，耐磨性能就越好，屈服点和抗拉强度升高，但是其韧性、塑性、冲击性和抗腐蚀性能会随着碳含量的增加而降低，因此该金属陶瓷合金粉末中C含量的选择确保铡刀具有一定耐磨性的同时，尽可能的兼顾韧性，避免刀刃崩口。

氟化钙(CaF₂)：作为添加材料，用于减少熔覆层凝固时的内应力，防止凝固后出现热裂纹、缩孔、缩松等缺陷，提高金属内部组织的致密性。

氮化硅(SiN₄)：作为除碳化钛（TiC）之外的第二种陶瓷颗粒存在，在熔覆过程中不熔化，但对激光的热吸收率大，可加速分散热量，并作为低硬度金属元素与超高硬度陶瓷颗粒的缓和，增强抗蠕变性，抗氧化性，也提高了耐腐蚀性。

铁（Fe）：与铡刀基体的材料相同，增加液态金属与基体的亲和性，提高熔覆层冶金结合的强度，使该金属陶瓷合金粉末在与铡刀充分均匀融合。

铬（Cr）：具有较强的固溶强化能力，提高熔覆层的强度，可增大钢的淬火度和淬火后的变形能力，提高的淬透性，并且使熔覆层具有优良的抗腐蚀性、耐磨性、硬度、弹性、抗磁力和抗强力。

锆（Zr）高熔点，有耐腐蚀性，高温时，可与非金属元素和许多金属元素反应，生成固体溶液化合物，提高熔覆层的抗腐蚀性。

钒（V）：具有细晶强化作用，可提高回火抗力和材料的淬透性，也能和碳形成碳化物。

硅（Si）：在自熔性粉末中起自造渣及保护作用，可以与进入熔池的氧元素优先形成硅酸盐，覆盖于熔池表面，防止液态金属过渡氧化，提高液态金属的润湿能力。对铁素体有较大的固熔强化作用，硅能细化珠光体组织，但是过高的Si对钢的焊接性不利。

锰（Mn）：强烈提高钢的淬透性，对铁素体和奥氏体均能起到较大的固溶强化作用，使得钢材具备高的强度与硬度，当Mn过高会使得钢材具有明显的回火脆性，Mn促使奥氏体长大，使钢对过热较敏感。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该钴基金属陶瓷合金粉末专门用于铡刀的激光熔覆，可与铡刀基材充分融合，各成分均匀分布于熔覆层中，减少熔覆层的气孔、裂纹和缩孔缺陷，采用超高硬度陶瓷颗粒以提高铡刀的硬度，另外再选择一些微量元素以提高铡刀的强度和抗冲击性能，延长使用寿命，避免崩口。