[发明专利]一种应用激光熔覆技术制备镍基合金粉末涂层的方法

权利要求书

1.一种应用激光熔覆技术制备镍基合金粉末涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)试样材料与试样制备：激光熔覆的基材为φ7.5mmX76mm的45钢正火状态的圆棒，首先采用火焰热喷涂方法，将牌号为FZNCr60A的镍基自熔性合金粉末喷涂在试样表面,粉末粒直径为50～100Hm,喷涂层厚度0.35mm,然后在JCS-033型数控热处理机上进行激光熔覆涂层，激光功率为1200W，光斑直径4mm，扫描速度5mm/s,搭接率为20％，最后将激光熔覆后的试样磨削至850.01mmX56mm，表面粗糙度Ra＝0.8Hm；

(2)腐蚀、冲蚀磨损实验：腐蚀-冲蚀磨损试验在MSH型腐蚀磨损试验机上进行,与主轴相连接的试样夹上装夹4根试样，试样在浆体中旋转，浆体的配制为:将1.25L石英砂磨粒(1840g)加入5L硫酸水溶液中，石英砂粒直径为250～850Hm，硫酸浓度为0.0005mol/L、0.05mol/L和0.5mol/L，中性浆体用去离子水配制，试样转动的线速度分别为2.03.5、5.0和6.5m/s，试验时间是2h，试验过程中用PHS-3D型酸度计和温度计分别监测溶液的pH值和温度变化，每组试样更换一次浆体；

V＝△w/PAt

式中V为材料的腐蚀-冲蚀磨损率,cm'/m2h；△w为试验前后试样的失重量,g；p为试验材料的密度,g/cm3；A为试样试验的表面积,m2；t为试验时间,h；

(3)激光熔覆层的组织结构和硬度：45钢基材上激光熔覆FZNCr60A镍基合金试样的横截面由表层到心部可以分为3个区，表层是激光熔覆合金层,中间是热影响区，心部是未受影响的基体，在合金层与基体之间的界面上，有一条与界面平行的“亮带”，它是镍基合金与45钢基材的熔合带，靠近亮带(熔合带)的基体一侧是热影响区(或过热区),呈板条状马氏体，这是由于熔池底部的基体温度高于临界点Ac3,当激光束移动过后,依靠基体的传热发生自淬火得到马氏体组织，随着离开熔合带的距离增加，加热温度不断降低，由相变区、部分相变区最后过渡到基体原始组织；

(4)激光熔覆合金层扫描分析：合金层主要由Y-Ni固溶体和Ni3B、CrB、Cr7C3、Cr23C等化合物组成，对激光熔覆FZNCr60A合金层横截面进行NiCr、Fe元素电子探针线扫描分析表明，合金层表面的成分接近镍基合金粉末的成分，由表及里,Ni、Cr元素含量逐渐降低，Fe元素含量逐渐增加，合金层的硬度约为1100～1200HV,由表及里硬度呈平缓下降，在距表面约0.3mm处,硬度曲线呈一平缓段，这与基体热影响区存在马氏体组织相对应，其硬度约为600～800HV，然后硬度缓慢下降，最后硬度降低到心部原始组织的硬度，可以看出,除了合金层具有高硬度以外，部分基体由于马氏体相变也形成了硬化层，当合金层为0.3mm厚时，总的硬化层可达0.5～0.6mm，而且硬度分布曲线较为平缓，这充分体现了激光熔覆涂层的优越性；

(5)腐蚀、冲蚀磨损实验：2Cr13不锈钢与激光熔覆FZNCr60A合金涂层的腐蚀一冲蚀磨损率均随浆体冲蚀速度的提高而增加，冲蚀速度小于3.5m/s时,腐蚀-冲蚀磨损率增加较慢；冲蚀速度大于3.5m/s时，增加较快，硫酸浓度由0.0005mol/L增加到0.5mol/L，两种材料的腐蚀-冲蚀磨损率皆增加，由试验结果可以看出，在相同试验条件下,2Cr13不锈钢的腐蚀-冲蚀磨损率明显高于激光熔覆FZNCr60A合金涂层的，激光熔覆FZNCr60A合金涂层抗腐蚀-冲蚀磨损性能高,与该涂层中含有Ni、Cr、Si等耐蚀元素以及激光熔覆涂层的硬度高、组织致密等因素有关。