[发明专利]一种耐磨合金粉末及超高速激光熔覆该粉末的方法

说明书

本发明公开了一种耐磨合金粉末及超高速激光熔覆该粉末的方法，属于熔覆材料领域，上述耐磨合金粉末化学成分质量分数为：0.1‑0.4%C，12.0‑16.0%Cr，1.0‑3.0%Ni，0.5‑2.0%Mo，2.0‑4.5%Cu，1.0‑2.0%B、1.0‑3.0%Ti，余量为Fe和不可避免的杂质。该粉末粒度分布：25‑100µm，流动性15‑20s/50g。应用上述合金粉末，采用超高速激光熔覆方法，可在工件表面形成高硬度熔覆层，提升耐磨损性能。

技术领域

本发明属于熔覆材料领域，具体涉及一种耐磨合金粉末及超高速激光熔覆该粉末的方法。

背景技术

在工程机械领域，许多金属构件对表面有耐磨性的要求，需要进行特殊处理，常见的处理工艺有一下几类。

一、电镀技术，这种技术镀层薄，因此在特殊工况条件下很容易由于局部镀层受损导致整个零件失效。且镀层与基体结合力弱，一般不超过100MPa，耐磨性差，容易剥落。还造成严重的资源浪费和环境污染，是迫切需要疏解的产业。

二、热喷涂技术，这种技术涂层与基体之间结合力弱，一般为100-200MPa，容易剥落。由于热喷涂制备的涂层气孔较多，必须采用多层沉积方式制备，导致加工效率低，且材料利用率低于50%。

三、传统激光熔覆技术，这种传统技术具有结合强度高，热变形小等优点，且可以通过调整粉末成分获得所需熔覆层性能，因此在诸多行业中开始实现应用，但是该技术加工效率低，熔覆速率一般为0.5-2m/min，粉末利用率只有50%左右，并且激光能量聚焦在基体材料上，通过融化基体材料来结合熔覆粉末，这使得激光能量利用效率和熔覆速率低，基体材料损耗大。由于其效率低下、成本高，限制了其大规模产业化应用，这是目前亟待解决的瓶颈问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有传统技术的不足，提供一种耐磨合金粉末及超高速激光熔覆该粉末的方法。

一种耐磨合金粉末，其各元素的质量分数为0.1-0.4%C，12.0-16.0%Cr，1.0-3.0%Ni，0.5-2.0%Mo，2.0-4.5%Cu，1.0-2.0%B、1.0-3.0%Ti，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，该耐磨合金粉末粒度分布为25-100µm。

进一步的，该耐磨合金粉末流动性为15-20s/50g。

一种超高速激光熔覆上述粉末的方法，具体是：将该耐磨合金粉末置于送粉筒内，通过同步送粉进行超高速激光熔覆即可得到熔覆层。

进一步的，激光束垂直于工件表面扫描，过程中同轴吹送氩气保护，气流量为12-20L/min。

进一步的，所述超高速激光熔覆的工艺参数为：激光功率2-3kw，光斑直径0.6-1.2mm，送粉速率8-15g/min，送粉气流量为6-10L/min，激光扫描线速度25-35m/min，搭接率30%-50%，单层熔覆厚度0.1-0.3mm。

与传统的激光熔覆技术相比，超高速激光熔覆工艺在原理上有显著不同，其高能激光束少部分能量作用在基体材料上形成较浅的熔池，而大部分能量作用在了熔覆粉末材料上，使粉末在进入熔池之前温度升至熔点并熔化，以液滴的形式滴入熔池与基体材料结合，再依靠基体自身冷却凝固。基于这一原理，超高速激光熔覆大大缩短了粉末熔化时间，从而使熔覆效率成倍提高，一般可达传统激光熔覆的几十甚至上百倍。

上述耐磨合金粉末及超高速激光熔覆该粉末的方法得到的耐磨合金粉末，在超高速激光熔覆加工后可以与20#钢形成较好的融合度，能有效提高耐磨损性能、基材的表面硬度及工作强度；耐磨合金粉末可在廉价的金属材料上制取高性能的表面合金熔覆层，赋予材料良好的耐磨性能，以代替大量的高级合金，节约经济成本。