[发明专利]专用于冲头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冲头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。然冲头工作环境恶劣，普通的冲头韧性差、强度低、硬度小、抗冲击差。目前并没有专用于冲头激光熔覆的金属粉末，在实际使用时，通常利用普通的金属粉末对其进行激光熔覆，该金属粉末传热与熔融不均匀，与基材之间的融合度差，造成裂纹、缩孔、气孔等一系列缺陷，并且经激光熔覆后的冲头机械性能并未达到预期效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种专用于冲头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冲头的激光熔覆，提高冲头表面金属组织致密性，从而提高冲头、强度、硬度、抗冲击性，同时又确保其具有足够的韧性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：专用于冲头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13-15%碳化硅，0.2-0.3%碳，4-6%氟化钙，1-4%氮化硅，1.5-1.8%钒，2-4%硅，7-9%铁，17-18%钼，15-17%铬，余量为镍。

其中，专用于冲头表面激光熔覆的镍基金属陶瓷合金粉末优选配方为：包含14%碳化硅，0.2%碳，6%氟化钙，4%氮化硅，1.5%钒，4%硅，9%铁，18%钼，15%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含量的选择确保冲头满足耐磨性的同时，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。

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，可提高耐热性。

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）：与冲头基体的材料相同，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冲头表面充分均匀融合。

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，并且具有优良的抗腐蚀性。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。

镍（Ni）：通过增加熔覆层中的残余奥氏体，提高熔覆层的塑性和韧性。通过降低熔覆层的热膨胀系数，减少残余应力，消除应力集中，从而消除裂纹与缩松。

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冲头表面的激光熔覆，可与冲头基材充分融合，各成分均匀分布于熔覆层中，针对冲头的工作环境恶劣的情况，采用超高硬度陶瓷颗粒以提高冲头表面的硬度，另外再选择一些微量元素以提高冲头抗冲击性和强度，同时也确保具有足够韧性，从而使冲头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