一種含有Mn、Mo、Ti的WC－FeNiCr無磁涂層材料及其制備方法
【專利摘要】一種含有Mn、Mo、Ti的WC－FeNiCr無磁涂層材料及其制備方法屬于激光材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】。一種含有Mn、Mo、Ti的WC－FeNiCr無磁涂層材料其中碳化鎢：50～66wt%、Ni：4～6?wt%、Cr：6～8?wt%、Mn：2.0～3.5?wt%、Mo：1.5～2.5?wt%、Ti：1.0～2.0?wt%、余量Fe。分別制備Fe、Ni、Cr、Mn、Mo、Ti的單元素粉末；選用粉末粒度為35～110um的鑄造型或燒結(jié)型碳化鎢粉末，將FeNiCr為基且含有Mn、Mo、Ti元素的多元合金粉末與碳化鎢粉末在球磨機(jī)內(nèi)混合；用激光熔覆，在零部件表面上將粉末材料制備成涂層材料，實(shí)現(xiàn)零部件的強(qiáng)化或修復(fù)。本發(fā)明制備而成的涂層材料的相對(duì)磁導(dǎo)率在1.005≤ur≤1.010之間。
【專利說明】—種含有Mn、Mo、Ti的WC _ FeNiCr無磁涂層材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鐵基無磁涂層材料及其制備方法，屬于激光材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]無磁材料在軍事、航空航天、石油勘探、地質(zhì)測(cè)量、模具等領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用，具有非常重要的不可或缺的作用。激光熔覆技術(shù)在制備無磁復(fù)合涂層方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，不受零部件形狀復(fù)雜程度以及尺寸大小的限制，可在工件表面精確獲得厚度均勻、耐磨、抗腐蝕的無磁涂層材料，涂層與基體實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合。由于國(guó)內(nèi)Co、Ni資源的匱乏，我們采用Fe基合金部分代替Ni的方式，進(jìn)行了激光熔覆WC-FeNiCr無磁復(fù)合涂層的制備(專利號(hào):ZL200910210544.X)，無磁復(fù)合涂層中碳化鎢質(zhì)量百分比在20 — 60%范圍，涂層所對(duì)應(yīng)的相對(duì)磁導(dǎo)率在1.005 - 1.036范圍，由于材料配比以及激光熔覆工藝的差異，在一定的制備條件下涂層中會(huì)出現(xiàn)少量的弱磁性相，影響到了材料無磁性能的穩(wěn)定。眾所周知，碳化鎢含量越高，材料的耐磨性能越優(yōu)異。為了提高涂層材料中的碳化鎢含量，需要添加合金元素以穩(wěn)定Fe基合金中奧氏體的穩(wěn)定性,從而實(shí)現(xiàn)無磁性能的穩(wěn)定性。根據(jù)有關(guān)原理可知，Mn元素可以提高材料中奧氏體的穩(wěn)定性，Mo可以提高材料的強(qiáng)度，Ti元素可以進(jìn)一步降低或消除材料中的弱磁性相。通過添加其它合金元素的方法可以實(shí)現(xiàn)涂層材料相對(duì)磁導(dǎo)率的降低，從而滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要為了進(jìn)一步提高WC-FeNiCr無磁涂層材料中碳化鎢的含量并促進(jìn)無磁性能的穩(wěn)定性，提供一種含有Mn、Mo、Ti的WC — FeNiCr無磁涂層材料及其制備方法，以滿足較高使用要求的需要。
[0004]一種含有Mn、Mo、Ti的WC `— FeNiCr無磁涂層材料，其特征在于:其中碳化鎢:50~66wt%、N1:4 ~6 wt%、Cr:6 ~8 wt%、Mn:2.0 ~3.5 wt%、Mo:1.5 ~2.5 wt%、T1:1.0 ~
2.0 wt%、余量 Fe。
[0005]所述的一種含有Mn、Mo、Ti的WC — FeNiCr無磁涂層材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0006](I)按權(quán)利要求1中所述組分的質(zhì)量百分比進(jìn)行合金材料的選??；
[0007](2)采用水霧化、氣霧化或等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化的方式分別制備Fe、N1、Cr、Mn、Mo、Ti的單元素粉末，粉末純度不低于99.5%，粉末粒度為40~90iim ;
[0008](3)選用粉末粒度為35~110 y m的鑄造型或燒結(jié)型碳化鎢粉末，并按照配比稱量各合金粉末與碳化鶴粉末，其中碳化鶴粉末質(zhì)量百分比50~66% ；
[0009](4)將FeNiCr為基且含有Mn、Mo、Ti的多元合金粉末與碳化鎢粉末在球磨機(jī)內(nèi)混合1.5~3.0小時(shí)，實(shí)現(xiàn)多元粉體的均勻化；
[0010](5)選取無磁的零部件為基體，采用同步送粉的方式，利用激光熔覆等技術(shù)，在零部件表面上將粉末材料制備成涂層材料，實(shí)現(xiàn)零部件的強(qiáng)化或修復(fù)。激光熔覆工藝參數(shù)為:激光功率2.0~4.0Kff,圓光斑尺寸為2~6_，光束掃描速度為180~320mm/min，激光熔覆過程采用流量為10~18L/min的氬氣保護(hù)。
[0011]所述的一種含有Mn、Mo、Ti的WC — FeNiCr無磁涂層材料及其制備方法，其特征在于:制備而成的涂層材料的相對(duì)磁導(dǎo)率在1.005 ^ ur ^ 1.010之間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是不同WC含量且含有Mn、Mo、Ti的WC — FeNiC激光熔覆層的磁滯回線
[0013]①碳化鎢含量為50%無磁涂層的磁滯回線②碳化鎢含量為58%磁涂層的磁滯回線③碳化鎢含量為66%涂層的磁滯回線。
[0014]圖2是不同WC含量且含有Mn、Mo、Ti的WC — FeNiC激光熔覆層的磁化曲線
[0015]①碳化鎢含量為50%無磁涂層的磁化曲線②碳化鎢含量為58%磁涂層的磁化曲線③碳化鎢含量為66%涂層的磁化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1
[0017](I)選取典型的含有Mn、Mo、Ti元素的WC — FeNiCr無磁涂層材料配方，碳化鎢:50wt%> Ni:4.0 wt%> Cr:6.0 wt%> Mn:2.0 wt%> Mo:1.5 wt%> T1:1.0 wt%、余量 Fe。
[0018](2)采用水霧化、氣霧化或等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化的方式分別制備Fe、N1、Cr、Mn、Mo、Ti的單元素粉末，粉末純度為99.5%，粉末粒度為40~90iim ; [0019](3)選用粉末粒度為35~110 ii m的鑄造型球狀碳化鎢粉末，并按照配比稱量各合金粉末與碳化鎢粉末，其中碳化鎢粉末質(zhì)量百分比50% ；
[0020](4)將FeNiCr為基且含有Mn、Mo、Ti元素的多元合金粉末與碳化鎢粉末在球磨機(jī)內(nèi)混合1.5小時(shí)，實(shí)現(xiàn)多元粉體的均勻化；
[0021](5)選取N1310無磁鋼做為熔覆基體材料，采用同步送粉的方式，利用半導(dǎo)體激光器在無磁鋼表面熔覆制備涂層材料，激光熔覆工藝參數(shù)為:激光功率2.0Kff,圓光斑尺寸為2mm，光束掃描速度為180mm/min，激光熔覆過程采用流量為10L/min的氬氣保護(hù)。
[0022]在Lake Shore7410型振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)進(jìn)行含有Mn、Mo、Ti元素的WC — FeNiCr涂層材料磁性能測(cè)試，得到材料的相對(duì)磁導(dǎo)率數(shù)值為1.005，涂層的磁性能測(cè)試結(jié)果見圖1和圖2。
[0023]實(shí)施例2
[0024](I)選取典型的含有Mn、Mo、Ti元素的WC — FeNiCr無磁涂層材料配方，碳化鎢:58wt%> Ni:5.0 wt%> Cr:7.0 wt%> Mn:3.0 wt%> Mo:2.0 wt%> T1:1.5 wt%、余量 Fe。
[0025](2)采用水霧化、氣霧化或等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化的方式分別制備Fe、N1、Cr、Mn、Mo、Ti的單元素粉末，粉末純度為99.5%，粉末粒度為40~90iim ;
[0026](3)選用粉末粒 度為35~110 ii m的鑄造型球狀碳化鎢粉末，并按照配比稱量各合金粉末與碳化鎢粉末，其中碳化鎢粉末質(zhì)量百分比58% ；
[0027](4)將FeNiCr為基且含有Mn、Mo、Ti元素的多元合金粉末與碳化鎢粉末在球磨機(jī)內(nèi)混合2.0小時(shí)，實(shí)現(xiàn)多元粉體的均勻化；[0028](5)選取316L無磁鋼做為熔覆基體材料，采用同步送粉的方式，利用光纖激光器在無磁鋼表面熔覆制備涂層材料，激光熔覆工藝參數(shù)為:激光功率3.0Kff,圓光斑尺寸為4mm，光束掃描速度為250mm/min，激光熔覆過程采用流量為14L/min的氬氣保護(hù)。
[0029]在Lake Shore7410型振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)進(jìn)行含有Mn、Mo、Ti元素的WC — FeNiCr涂層材料磁性能測(cè)試，得到材料的相對(duì)磁導(dǎo)率數(shù)值為1.007，涂層的磁性能測(cè)試結(jié)果見圖1和圖2。
[0030]實(shí)施例3
[0031](1)選取典型的含有Mn、Mo、Ti元素的WC — FeNiCr無磁涂層材料配方，碳化鎢:66wt%> Ni:6.0 wt%> Cr:8.0 wt%> Mn:3.5 wt%> Mo:2.5 wt%> T1:2.0 wt%、余量 Fe。
[0032](2)采用水霧化、氣霧化或等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化的方式分別制備Fe、N1、Cr、Mn、Mo、Ti的單元素粉末，粉末純度為99.5%，粉末粒度為40~90iim ;
[0033](3)選用粉末粒度為35~110 ii m的鑄造型球狀碳化鎢粉末，并按照配比稱量各合金粉末與碳化鎢粉末，其中碳化鎢粉末質(zhì)量百分比66% ；
[0034](4)將FeNiCr為基且含有Mn、Mo、Ti元素的多元合金粉末與碳化鎢粉末在球磨機(jī)內(nèi)混合3.0小時(shí)，實(shí)現(xiàn)多元粉體的均勻化；
[0035](5)選取304無磁鋼做為熔覆基體材料，采用同步送粉的方式，利用CO2激光器在無磁鋼表面熔覆制備涂層材料，激光熔覆工藝參數(shù)為:激光功率4.0Kff,圓光斑尺寸為6mm，光束掃描速度為320mm/m in，激光熔覆過程采用流量為18L/min的氬氣保護(hù)。
[0036]在Lake Shore7410型振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)進(jìn)行含有Mn、Mo、Ti元素的WC — FeNiCr涂層材料磁性能測(cè)試，得到材料的相對(duì)磁導(dǎo)率數(shù)值為1.010，涂層的磁性能測(cè)試結(jié)果見圖1和圖2。
【權(quán)利要求】
1.一種含有Mn、Mo、Ti的WC — FeNiCr無磁涂層材料，其特征在于:其中碳化鎢:50~66wt%、N1:4 ~6 wt%、Cr:6 ~8 wt%、Mn:2.0 ~3.5 wt%、Mo:1.5 ~2.5 wt%、T1:1.0 ~2.0 wt%、余量 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有Mn、Mo、Ti的WC— FeNiCr無磁涂層材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)按權(quán)利要求1中所述組分的質(zhì)量百分比進(jìn)行合金材料的選??； (2)采用水霧化、氣霧化或等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化的方式分別制備Fe、N1、Cr、Mn、Mo、Ti的單元素粉末，粉末純度不低于99.5 %，粉末粒度為40~90 ii m ; (3)選用粉末粒度為35~110y m的鑄造型或燒結(jié)型碳化鎢粉末，并按照配比稱量各合金粉末與碳化鎢粉末，其中碳化鎢粉末質(zhì)量百分比50~66% ； (4)將FeNiCr為基且含有Mn、Mo、Ti元素的多元合金粉末與碳化鎢粉末在球磨機(jī)內(nèi)混合1.5~3.0小時(shí)，實(shí)現(xiàn)多元粉體的均勻化； (5)選取無磁的零部件為基體，采用同步送粉的方式，利用激光熔覆等技術(shù)，在零部件表面上將粉末材料制備成涂層材料，實(shí)現(xiàn)零部件的強(qiáng)化或修復(fù)；激光熔覆工藝參數(shù)為:激光功率2.0~4.0KW,圓光 斑尺寸為2~6_，光束掃描速度為180~320mm/min，激光熔覆過程采用流量為10~18L/min的氬氣保護(hù)。
【文檔編號(hào)】C23C24/10GK103774025SQ201210407757
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月23日
【發(fā)明者】楊膠溪, 繆宣和, 王喜兵 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)