[发明专利]一种铁镍基复合激光熔覆用合金粉末及激光熔覆该粉末的方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光表面强化技术领域，尤其涉及一种铁镍基复合激光熔覆用合金粉末材料及激光熔覆该粉末的方法。

背景技术

激光熔覆是一种先进的表面改性技术，它是利用高能激光束使添加在表面的金属基材料及基材的表面薄层熔化，形成具有特殊功能及低稀释率并且与基材结合为冶金结合的涂层，从而在金属工件表面获得具有耐磨、耐腐蚀、抗氧化和耐高温等优异性能的技术。激光熔覆可以在低成本的材料上制备高性能的涂层，所以它可以降低能耗，节约成本。激光熔覆形成的是冶金结合，与常规的表面涂覆强化工艺相比，激光熔覆具有以下显著特点：

1.熔覆层具有组织致密、晶粒细化等典型快速凝固特征；

2.热输入和畸变较小，涂层稀释率低；

3.能进行选区熔覆，材料消耗少，具有卓越的性能价格比；

4.激光束可以瞄准难以接近的区域进行熔覆；

5.工艺过程易于实现自动化。

近年来，随着材料科学、计算机技术与数控技术的飞速发展，激光熔覆所具备的优势及特点使得该技术在零件修复、梯度功能材料制备以及零件的三维打印直接成形等方面显示出了巨大的应用潜力。

自熔性合金粉末和金属陶瓷粉末组成的复合粉末，可借助激光熔覆技术制备出陶瓷颗粒增强金属基复合涂层，复合涂层将金属的强韧性、良好的工艺性和陶瓷材料优异的耐磨、耐腐蚀、耐高温和抗氧化特性结合起来。熔覆复合粉末是目前激光熔覆技术领域的研究热点。CaF具有高硬度、抑制裂纹、高熔点、热力学稳定等特点、因而被广泛用作复合材料的增强相。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种铁镍基复合激光熔覆用合金粉末及应用其的激光熔覆方法，以提高被处理工件表面的硬度。

（二）技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种激光熔覆用合金粉末，其按质量百分比由23%~30%的Fe、2%~3%的CaF和余量的Ni60组成。

优选地，所述Ni60按质量百分比0.6%~1.0%的C、14%~17%的Cr、2.5%~4.5%的B、3%~4.5%的Si、12%~15%的Fe和余量的Ni组成。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种应用上述激光熔覆用合金粉末的激光熔覆方法，该方法包括：激光器的激光头对准待熔覆工件表面；利用同轴载气送粉装置向所述激光头对准的工件表面均匀送入所述激光熔覆用合金粉末；所述激光器射出激光束辐照于所述熔覆表面并熔化所述激光熔覆用合金粉末，使所述激光熔覆粉末形成熔滴并按预定轨迹连续熔覆于所述待熔覆工件表面，形成熔覆涂层；所述激光头在预设范围的工件表面扫描，完成该预设范围工件表面的连续熔覆。

（三）有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明激光熔覆用合金粉末及激光熔覆该粉末的方法具有以下有益效果：

（1）本发明激光熔覆用合金粉末中含有较高含量的C、Si、B等元素，可以有效提高熔覆层硬度，获得的熔覆层硬度可达HRC55以上；

（2）本发明激光熔覆用合金粉末中含有较高含量的Ni、Cr元素，可以有效的提高熔覆层的耐腐性；

（3）本发明激光熔覆用合金粉末元素配比及熔覆工艺得当，获得的涂层成形良好、无裂纹且与基体形成良好的冶金结合。

附图说明

图1为本发明的激光熔覆合金粉末的方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例的激光熔覆用合金粉末按质量百分比由30%的Fe、3%的CaF和67%的Ni60组成，其中Ni60按质量分数由1%的C、14%的Cr、3%的B、4%的Si、14%的Fe和64%的Ni组成。

实施例2

本实施例的激光熔覆合金粉末按质量百分比由28%的Fe、2%的CaF和70%的Ni60组成，其中Ni60按质量分数由1%的C、15%的Cr、4.5%的B、4.5%的Si、12%的Fe和63%的Ni组成。

实施例3

本实施例的激光熔覆合金粉末按质量百分比由23%的Fe、2%的CaF和75%的Ni60组成，其中Ni60按质量分数由2%的C、16%的Cr、3%的B、3%的Si、13%的Fe和63%的Ni组成。