[发明专利]专用于铰刀表面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铰刀表面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。铰刀是一种用于切除已加工孔表面薄层金属的旋转刀具，它是由一个或多个刀齿组成，同时还是一种具有直刃或螺旋刃的旋转精加工刀具，铰刀的主要作用是用于扩孔或修孔。铰刀工作环境恶劣，目前普通的铰刀为了满足强度、硬度和耐磨度的要求，通常都是采用高价格的合金材料制成，虽然使铰刀的机械性能满足了要求，但是昂贵的价格导致这类铰刀的实用性不高。然目前还没有专用于铰刀激光熔覆的金属粉末，利用其他金属粉末对铰刀进行激光熔覆时，传热与熔融不均匀，新的金属粉末与铰刀基材之间的融合度差，造成裂纹、缩松、缩孔、气孔等一系列不良后果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种专用于铰刀表面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铰刀的激光熔覆，提高铰刀表面金属组织致密性，从而提高铰刀的硬度、强度、耐磨性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：专用于铰刀表面激光熔覆的钴基金属陶瓷合金粉末，按重量百分比计，包含12-14%三氧化二铝，0.2-0.3%碳，1-3%氟化钙，3-5%氮化硅，3-4%硼，0.2-0.6%钒，3-5%硅，6-8%铁，18-20%钼，余量为钴。

其中，专用于铰刀表面激光熔覆的钴基金属陶瓷合金粉末的优选配比为：按重量百分比计，包含13%的三氧化二铝，0.2%碳，3%氟化钙，5%氮化硅，4%硼，0.6%钒，5%硅，6%铁，18%钼，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：

三氧化二铝（Al2O3）：属于金属陶瓷粉末，作为强化微粒存在于熔覆层中，能够极大的提高熔覆层硬度及强度，可以降低熔覆层开裂的敏感性。

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含量的选择确保铰刀满足耐磨性的同时，尽可能的兼顾韧性和抗腐蚀性。

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)：作为除三氧化二铝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，提高耐腐蚀性。

硼（B）：具有晶界强化作用，可以提高熔覆层的硬度，强度，能提高钢的淬透性，促使钢的正火态组织由珠光体向贝氏体转变。

钒（V）：具有细晶强化和提高回火抗力和提高材料的淬透性的作用，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。

铁（Fe）：与铰刀基体的材料相同，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铰刀表面充分均匀融合。

钼（Mo）：作为一种稀土元素添加剂，促进晶粒细化，提高熔覆层的组织均匀性，从而改善熔覆层的磨损性能。

钴（Co）：作为金属陶瓷基材，熔覆时彻底熔融，与熔融状态的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。

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铰刀表面的激光熔覆，可与铰刀基材充分融合，各成分均匀分布于熔覆层中，针对铰刀的工作环境恶劣的情况，采用超高硬度陶瓷颗粒以提高铰刀表面的硬度，另外再选择一些微量元素以提高铰刀耐磨性和强度，从而使铰刀适应各种恶劣的工作环境，延长使用寿命。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。