[发明专利]一种高铬铸铁基耐磨复合涂层的3D打印方法及装置

说明书

一种高铬铸铁基耐磨复合涂层的3D打印方法及装置，所述方法选取高铬铸铁作为熔覆的基体，采用预制粉的方式将一定配比的WC‑Co合金粉末均匀铺在基体表面；将WC‑Co合金粉末放入送粉器中，采用同步送粉方式，使用高功率半导体激光器对WC‑Co合金粉末进行激光辐照，以使粉末和基体同时熔化，从而在基体表面逐层堆积形成复合涂层。通过调节激光扫描速度、送粉速率、激光功率等参数，从而在高铬铸铁基体上制备出耐磨的复合涂层。所述装置包括机器人、YC52熔覆激光加工头、送粉器、激光器、水冷机、机器人控制柜、稳压电源、机器人滑台和熔复平台。本发明对高铬铸铁进行修复再制造，可延长高铬铸铁的使用寿命，降低企业成本。

技术领域

本发明涉及一种高铬铸铁基耐磨复合涂层的3D打印方法及装置，属3D打印技术领域。

背景技术

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

高铬铸铁具有优异的耐磨性能，在矿山、冶金、石油开采等磨损严重的工况场合都得到了广泛的应用。由于高铬铸铁在使用过程中可能出现局部剥落等严重事故，使其应用范围受到了很大制约。针对这一状况，采用激光3D打印技术在高铬铸铁的表面进行激光熔覆，逐层堆积形成力学性能优异的复合涂层。3D打印技术性好，对高铬铸铁表面的强化和修复，能很好地解决高铬铸铁的资源成本问题。

发明内容

本发明的目的是，为了提升高铬铸铁的使用寿命，本发明提供一种高铬铸铁基耐磨复合涂层的3D打印方法及装置。

实现本发明的技术方案如下，一种高铬铸铁基耐磨复合涂层的3D打印方法，本发明以WC-Co作为熔覆材料，采用激光熔覆技术快速加热、快速凝固，从而在高铬铸铁基体上形成WC-Co复合涂层。

一种高铬铸铁基耐磨复合涂层的3D打印方法，包括以下步骤：

(1)选取高铬铸铁作为熔覆的基体，将其表面打磨并清洗干净；

(2)配置WC-Co合金粉末，所述WC-Co合金粉末配料为(8～16)wt.％的钴粉，(84～92)wt.％的钨粉和碳粉；钨粉和碳粉的质量百分比为1：15；

(3)采用预制粉的方式将WC-Co合金粉末均匀铺在高铬铸铁基体表面；

(4)在激光熔覆平台上，将铺有WC-Co合金粉末的基体放入送粉器中，使用高功率半导体激光器对上述粉末进行激光扫描辐照，以使粉末和基体同时熔化，从而在基体表面逐层堆积形成高铬铸铁基复合涂层。

制备所述高铬铸铁基复合涂层的工艺参数为：

最大负荷重量：30Kg；

最大工作半径：2033mm；

最大激光功率：3000W；

送粉方式：同步送粉；

送粉速率：0.6r/min；

供电电压：AC380V；

供电电流：63A；

重复定位精度：±0.05mm；

激光功率为900～1900W；

扫描速率为600～700mm/min；

保护气体为Ar气；

按上述参数进行3D激光打印，直至所需涂层厚度。

所述高铬铸铁基体表面用1200目砂纸打磨，并用丙酮和无水乙醇进行超声清洗。

所述WC-Co合金中原料钨粉、碳粉和钴粉的粒径为40～150μm，其中WC的平均晶粒尺寸为0.42～0.68μm。