[发明专利]一种高热强性铁基熔覆层用合金粉末材料及熔覆层制备方法

说明书

本发明涉及一种高热强性铁基熔覆层用合金粉末材料及熔覆层制备方法，合金粉末材料原料组成如下：高碳铬铁粉8.4‑11.6％，低碳铬铁粉17.6‑24.4％，镍粉5.0‑6.3％，硅铁粉0.1‑0.9％，锰铁粉3.0‑4.5％，钼铁粉1.1‑3.3％，钒铁粉0.2‑0.6％，铌铁粉0.3‑0.8％，余量为还原铁粉。本发明制备的熔覆层材料热强性高，回火抗力高，高温抗氧化性好，且具有高硬度和高耐磨性，与Q235钢结合性良好，具有较高的经济应用价值。

技术领域

本发明属于表面涂层领域，具体涉及一种高热强性铁基熔覆层用合金粉末材料及熔覆层制备方法。

背景技术

表面熔覆技术是材料表面改性的重要方法之一，可以根据零部件的不同，以较低成本在材料表面制备出满足性能要求的复合材料。其中，钨极氩弧熔覆方法具有热量集中、灵活性高、覆层与基体结合牢固的特点，可以有效提高熔覆材料的表面性能，在热机部件、高温锅炉、成型模具等领域上有广泛的应用前景。

目前钨极氩弧熔覆层材料主要有铁基和镍基合金，国内外关于钨极氩弧熔覆层改性的研究主要通过在Ni基合金粉末中添加SiC，或原位生成TiC、TiB₂等陶瓷颗粒来强化熔覆层，由于主要组元Ni属于稀缺金属，价格昂贵，大幅增加了材料的成本，而且覆层材料的使用性能也不够理想。

铁基合金粉末使用范围较广，熔覆后界面与基体形成冶金结合，成分与钢件相近。此外，铁基合金粉末相对便宜，可有效降低成本，因此研究钨极氩弧熔覆用铁基合金粉末材料具有广泛的技术价值。

采用现有铁基合金粉末作为熔覆材料在Q235钢板等基体上进行表面改性，存在熔覆层热强性不足的问题。为此，本发明研制得到了具有高热强性和良好的抗高温氧化性的钨极氩弧熔覆层材料，且保持了高硬度和耐磨性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种高热强性铁基熔覆层用合金粉末材料及熔覆层制备方法，由该合金粉末材料制备的熔覆层热强性高、回火抗力高、抗高温氧化性好，且保持了高硬度和高耐磨性，具有较高的经济应用价值。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种高热强性铁基熔覆层用合金粉末材料，按重量百分比计，合金粉末材料原料组成如下：高碳铬铁粉8.4-11.6％，低碳铬铁粉17.6-24.4％，镍粉5.0-6.3％，硅铁粉0.1-0.9％，锰铁粉3.0-4.5％，钼铁粉1.1-3.3％，钒铁粉0.2-0.6％，铌铁粉0.3-0.8％，余量为还原铁粉。

按上述方案，所用原料及其规格牌号分别为：高碳铬铁粉FeCr55C6、低碳铬铁粉FeCr69C0.25、镍粉Ni99、硅铁粉FeSi75、锰铁粉FeMn84C0.30、钼铁粉FeMo60、钒铁粉FeV80、铌铁粉FeNb60-A、还原铁粉Fe99。

按上述方案，所述原料纯度≥99wt％，粒径为100～150目。

本发明还包括应用上述合金粉末材料制备高热强性铁基熔覆层的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将原料按比例称重后，经球磨机混合、球磨1～3h，然后倒入与钨极氩弧焊接设备配套使用的送粉器中；

2)将基体表面进行预处理除去表面氧化层；

3)将步骤1)所述原料采用钨极氩弧熔覆工艺在步骤2)所述基体表面制备熔覆层；

4)对步骤3)所得熔覆层进行回火处理，即在基体表面制备得到高热强性铁基熔覆层。

按上述方案，步骤2)所述基体为Q235钢。

按上述方案，步骤2)所述预处理工艺为：基体表面先经180目砂纸预磨，然后利用粒度为60目棕刚玉对基体表面喷砂粗化处理，气压为0.4-0.6MPa，粗化处理时间为10s。