[发明专利]一种用于螺杆强化的球形碳化钨和镍基合金混合粉末及激光熔覆方法

说明书

本发明公开了一种用于螺杆强化的球形碳化钨和镍基合金混合粉末及激光熔覆方法，所述混合粉末由球形碳化钨粉末、镍基合金粉末混合而成，基于混合粉末的总质量，球形碳化钨粉末质量百分比为60～85％，余量为镍基合金粉末；本发明通过将球形碳化钨粉末和镍基合金粉末混合后熔覆在零件的工作表面，通过控制球形碳化钨和镍基合金粉末的比重，最大限度发挥球形碳化钨的性能，两种粉末混合，在具有复杂曲面的工件表面形成高硬度、韧性好和耐磨的强化层。

技术领域

本发明涉及一种球形碳化钨(WC)粉末和镍基合金粉末的混合粉末，该混合粉末可通过激光熔覆用于螺杆的强化。

背景技术

橡胶挤出机，是橡胶工业的一种基本设备，是影响产品质量的关键设备之一，在轮胎和橡胶制品的生产过程中起着非常重要的作用。橡胶挤出机螺杆和机筒是挤出机的灵魂部件，它们的组合关系到挤出机的工作质量以及对物料的塑化能力、生产效率等。所以当橡胶挤出机螺杆和机筒磨损严重时，会影响挤出的产量。由此可见，对螺杆机筒的保养和维修至关重要。在此之前针对橡胶挤出机螺杆的表面强化方法常用的有热喷涂耐磨合金、堆焊耐磨合金和表面镀铬方法等，其中堆焊耐磨合金加工费用高，表面镀铬的铬层比较容易脱落，均存在局限性。

激光再制造技术是指利用激光熔覆技术，在材料表面进行局部熔化，同时以粉末或者填丝的方式添加金属合金，在材料表面形成一种新的强化涂层的方法。涂层与基体材料之间可以形成良好的冶金结合，这种结合强度几乎与母材一样，而且可以控制熔覆层的厚度、区域和大小。此外，激光熔覆的涂层显微组织精细，热变形小，可以控制在较佳的稀释率范围内；可以设计具有特殊功能的材料，用以满足不同性能需要的零部件，灵活性非常好；还可以强化零部件的关键部位，能够将零件的高载荷、高磨损的区域进行强化，从而增加零件的使用寿命。橡胶挤出机的螺杆长期处于恶劣的工作环境下，其螺棱上容易出现磨损、腐蚀、开裂等现象，失效大多存在于表面，使其使用寿命一般。

镍基WC复合涂层既具有镍基合金高韧性的特点，又具有WC颗粒耐蚀、耐高温、抗氧化以及高耐磨性的优点，具备综合的机械性能，多用于苛刻条件下服役的零件表面强化。使用镍基WC复合涂层对螺杆表面进行强化可以提高螺杆的使用寿命。

发明内容

本发明目的在于设计一种合金粉末，并利用激光熔覆技术将其熔覆到指定的零件上，从而实现零件的表面改性，使零件表面性能达到指定的要求。

本发明的核心之处在于：通过将球形碳化钨(WC)粉末和镍基合金粉末混合后熔覆在零件的工作表面，通过控制球形碳化钨和镍基合金粉末的比重，最大限度发挥球形碳化钨的性能。

WC颗粒具有很高的硬度和耐磨性，作为复合涂层中的硬质相，能够起到强化涂层的作用。但是，WC颗粒的物理性能与镍基合金相差很大，加入WC颗粒的粒度、形状和含量都会对复合涂层产生很大的影响，其中WC含量对复合涂层的裂纹敏感性起着至关重要的作用。

本发明需要在使复合涂层不出现裂纹的情况下，设计出最高WC含量的合金粉末。除此之外，不同的送粉方式对激光熔覆的最终结果也有很大影响，可用的送粉方式有预置粉末、单筒送粉和双筒送粉，需要选择最佳的送粉方式，保证熔覆层达到最佳性能。

本发明的技术方案如下：

一种球形碳化钨和镍基合金混合粉末，由球形碳化钨粉末、镍基合金粉末混合而成；

基于混合粉末的总质量，球形碳化钨粉末质量百分比为60～85％，余量为镍基合金粉末；

所述球形碳化钨粉末粒径在50～150μm，其质量百分比组成如下：碳C 6.1％，余量钨W；

所述镍基合金粉末粒径在50～150μm，其质量百分比组成如下：碳C 0.25％，硅Si3.0％，锰Mn1.0％，铬Cr 5.6％，余量镍Ni。

本发明所述镍基合金粉末的成分设计原理为：

碳C：0.25％