[发明专利]激光熔覆表面氮化处理方法以及激光熔覆设备

说明书

本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及一种激光熔覆表面氮化处理方法以及激光熔覆设备。该处理方法包括：在激光熔覆过程中，向工件表面的熔池中通入氮气，以进行第一次氮化处理；以及向刚刚熔好后进入冷却状态的熔道通入氮气，以进行第二次氮化处理。该处理方法能够在工件的表面形成熔覆层。

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及一种激光熔覆表面氮化处理方法以及应用于该处理方法中的激光熔覆设备。

背景技术

激光熔覆是通过激光扫描输送到基材表面的合金粉末，在基材表面形成具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温的高性能涂层的表面处理方法。这种处理方法不仅节约了贵重稀有的金属材料，降低能源的消耗和材料成本，而且增加了零部件的使用寿命。

在激光熔覆技术领域，Fe90是一种使用广泛的合金粉末，多用于工件表面激光熔覆制备耐磨损、耐腐蚀涂层。Fe90激光熔覆后熔覆层硬度在HRC55-58之间。该硬度无法满足高硬度的工件的使用要求。然而，通过调整Fe90粉末来提高熔覆层的硬度是很困难的。

此外，这种粉末在熔覆过程中较易出现裂纹，激光熔覆工艺参数窗口较小。

因此，针对以上不足，本发明提供了一种激光熔覆表面氮化处理方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

现有的激光熔覆方法得到的熔覆层的硬度、耐磨性等无法满足高硬度的工件的使用要求，并且熔覆层容易出现裂纹。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种激光熔覆表面氮化处理方法。该处理方法包括：在激光熔覆过程中，向工件表面的熔池中通入氮气，以进行第一次氮化处理；以及向刚刚熔好后进入冷却状态的熔道通入氮气，以进行第二次氮化处理。

可选地，在所述激光熔覆过程中，采用的金属粉末为镍基金属、钴基金属、铁基合金、碳化钨复合材料或陶瓷材料。

可选地，在所述激光熔覆过程中，采用的金属粉末为Fe90。

可选地，在所述第一次氮化处理时，氮气的通入速度为6-10L/min；在所述第二次氮化处理时，氮气的通入速度为8-15L/min。

可选地，在所述激光熔覆过程中，金属粉末的粒度为135-325目。

可选地，激光熔覆采用的激光器的光斑为2*14mm的矩形光斑，扫描功率为2500-4000W，扫描速度为320-650mm/min，搭接率为30-50％。

可选地，得到的熔覆层的厚度为0.5-2mm。

可选地，在工件表面形成的渗氮层的厚度为0.01-0.15mm。

可选地，在进行激光熔覆前，还包括对所述工件的表面进行脱脂处理，以及对金属粉末进行烘干处理。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种激光熔覆设备。该设备包括激光发生器，所述激光发生器包括用于射出激光的头部，在所述头部上设置有第一出气口和第二出气口，所述第一出气口被配置为用于在激光熔覆过程中向熔池中通入氮气，所述第二出气口被配置为用于在激光熔覆过程中向刚刚熔好后进入冷却状态的熔道通入氮气。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：根据本发明的一个实施例，在激光熔覆过程中同步进行二次氮化处理。在熔池中吹入的第一路氮气，既能起到惰性气体保护，防止金属氧化的作用，同时实现了第一次氮化处理；对刚刚冷却的熔道同步通入的第二路氮气实现了熔覆层的表面第二次氮化处理。该处理方法避免了现有技术中氮化炉处理时出现污染环境，浪费能源的问题。同时，具有操作简便，激光熔覆与两次氮化处理同步进行的优点，并且该处理方法具有节能环保的优点。