[发明专利]专用于缸套表面激光熔覆的镍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缸套表面激光熔覆的镍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。然缸套工作环境恶劣，缸套对材质的要求非常高，需要有良好的韧性、耐磨性差、耐热性、耐腐蚀性以及足够的强度，因此，目前做法是采用符合上述机械性能要求的金属材质制造缸套，造成缸套的成本非常高。若是能利用激光熔覆工艺对缸套的内、外表面进行处理，那么就能既保证缸套的机械性能又降低缸套的成本。目前还没有专用于缸套激光熔覆的金属粉末，其他金属粉末在用于缸套激光熔覆时，传热与熔融不均匀，金属粉末与基材之间的融合度差，造成裂纹、缩孔、气孔等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种专用于缸套表面激光熔覆的镍基金属陶瓷合金粉末，该镍基金属陶瓷合金粉末专用于缸套的激光熔覆，提高缸套表面金属组织结构致密性，从而提高缸套的韧性、耐磨性、强度、耐热性和耐腐蚀性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：专用于缸套表面激光熔覆的镍基金属陶瓷合金粉末，按重量百分比计，包含12-14%的碳化硅，0.2-0.3%的碳，3-5%的氟化钙，3-5%的氮化硅，2-5%的硅，5-7%的铁，15-18%的钼，16-20%的铬，余量为镍。

其中，专用于缸套表面激光熔覆的镍基金属陶瓷合金粉末的优选配比为：13%的碳化硅，0.2%的碳，3%的氟化钙，5%的氮化硅，2%的硅，7%的铁，15%的钼，20%的铬，余量为镍。

本发明中的镍基金属陶瓷合金粉末中各成分的作用如下：

碳化硅（SiC）：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、冲击性和耐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含量的选择确保缸套满足耐磨性的同时，尽可能的兼顾韧性和耐腐蚀性。

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，提高金属组织的致密性。

氮化硅(SiN₄)：作为除碳化硅（SiC）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。

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）：与缸套基体的材料相同，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缸套表面充分均匀融合。

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。

铬（Cr）：具有较强的固溶强化能力，提高熔覆层的强度，能够强烈提高钢的淬透性，并且具有优良的耐腐蚀性。增加钢的机械性能和耐磨性，可增大钢的淬火度和淬火后的变形能力。同时又可增加钢的硬度、弹性、抗磁力和抗强力，增加钢的耐蚀性和耐热性等。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该镍基金属陶瓷合金粉末专门用于缸套表面的激光熔覆，可与缸套基材充分融合，各成分均匀分布于熔覆层中，针对缸套的工作环境恶劣的情况，采用超高硬度陶瓷颗粒以提高缸套表面的硬度，另外再选择一些微量元素以提高缸套耐磨性、韧性、强度、耐热性和耐腐蚀性，从而使缸套可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。

实施例1