一種專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末，按重量百分比計(jì)，含有11-13%碳化硅，5-7%氟化鈣，2-4%氮化硅，8-10%鉻，2-4%銥，0.1-0.2%碳，1-1.4%錳，5-7%鐵，余量為鈷和不可避免的雜質(zhì)。該金屬陶瓷合金粉末，專用于高能連續(xù)光纖激光器的熔覆過程，激光的吸收利用率明顯提高，形成的熔覆層具有高硬度、高韌性、高耐腐蝕性，且熔覆層組織致密，無氣孔、裂紋、縮孔等缺陷。工藝簡單方便，無需熔覆前后熱處理。
【專利說明】一種專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種合金粉末，特別是指一種專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末。
【背景技術(shù)】
[0002]激光熔覆就是表面處理技術(shù)中的一種。概括的說，激光熔覆的原理就是利用高能激光束照射金屬材料表面，基材表面被迅速融化，液態(tài)的金屬形成一個小規(guī)模的熔池，同時填注新的粉末材料，在這個熔池中，原本的金屬材料與被添加的粉末相互混合，形成一層新的液態(tài)金屬層。待激光光束經(jīng)過以后，液態(tài)金屬層迅速冷卻由此在金屬表面形成一層固態(tài)的熔覆層。隨著激光器功率和穩(wěn)定性的不斷提高，得到了迅速推廣和應(yīng)用。激光熔覆技術(shù)可廣泛應(yīng)用于航空、國防、石油化工、冶金、醫(yī)療器械等各個領(lǐng)域。
[0003]然而，目前國內(nèi)市場上幾乎沒有連續(xù)光纖激光熔覆專用的金屬陶瓷合金粉末，通常所使用的合金粉末大多為熱噴涂所用自熔合金粉末。由于兩種技術(shù)的傳熱方式、工藝條件等的不同，熱噴涂所用自熔合金粉末直接用于連續(xù)光纖激光熔覆后，激光吸收率較低，一般在30-40%左右。而且熔覆層容易出現(xiàn)裂紋、縮松、縮孔、氣孔等缺陷。因此，有必要研制出一種專門用于連續(xù)光纖激光熔覆的金屬合金粉末。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末，該金屬陶瓷合金粉末，專用于高能連續(xù)光纖激光器的熔覆過程，激光的吸收利用率明顯提高，形成的熔覆層具有高硬度、高韌性、高耐腐蝕性，且熔覆層組織致密，無氣孔、裂紋、縮孔等缺陷。工藝簡單方便，無需熔覆前后熱處理。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末，按重量百分比計(jì)，含有11-13%碳化硅，5-7%氟化鈣，2-4%氮化硅，8-10%鉻，2-4% 銥，0.1-0.2% 碳，1-1.4% 錳，5-7% 鐵，余量為鈷。
[0006]專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末的優(yōu)選配比為，含有12%碳化娃，5%氟化韓，3%氮化硅，8%鉻，4%銥，0.1%碳，1.2%猛，6%鐵，余量為鈷。
[0007]本發(fā)明所述的鈷基金屬陶瓷合金粉末中各成分的作用分別如下:
[0008]鈷(Co)元素:作為合金粉末的骨料，在熔覆時，與熔融狀態(tài)的金屬基材一同形成激光熔池，以供其他元素或化合物在熔池中均勻分布后凝固成熔覆層。
[0009]碳化硅(S iC)顆粒:激光熔覆時鈷基金屬陶瓷合金粉末從激光頭的粉末噴頭均勻噴出，SiC均勻分布在熔池中，作為強(qiáng)化微粒存在于熔覆層中，極大地增強(qiáng)了熔覆層的硬度。
[0010]氟化鈣(CaF2):用于減少熔覆層凝固時的內(nèi)應(yīng)力，防止凝固后出現(xiàn)熱裂紋、縮孔、縮松等缺陷，提高金屬內(nèi)部組織的致密性。
[0011]氮化硅(SiN4):在熔覆過程中不熔化，但對激光的熱吸收率大，可加速分散熱量，從而提高激光的吸收率，并作為低硬度金屬元素與超高硬度陶瓷顆粒的緩和，增強(qiáng)抗蠕變性，抗氧化性，提高耐腐蝕性。
[0012]鉻(Cr):提高熔覆層的強(qiáng)度，可增大鋼的淬火度和淬火后的變形能力，提高的淬透性，并且使熔覆層具有優(yōu)良的抗腐蝕性、耐磨性、硬度、彈性、抗磁力、抗強(qiáng)力和耐熱性。
[0013]銥(Ir):屬于稀有金屬元素，是一種韌性相材料，可提高連續(xù)光纖激光熔覆層的塑韌性。
[0014]碳(C):屬于非金屬元素，碳含量越高，硬度就越高，耐磨性能就越好，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但是其韌性、塑性、沖擊性和抗腐蝕性能會隨著碳含量的增加而降低，因此該金屬陶瓷合金粉末中C含量的選擇確保熔覆層滿足耐磨性的同時，盡可能的兼顧韌性和抗腐蝕性,此外該C含量能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。
[0015]錳(Mn):強(qiáng)烈提高鋼的淬透性，對鐵素體和奧氏體均能起到較大的固溶強(qiáng)化作用，使得鋼材具備高的強(qiáng)度與硬度，當(dāng)Mn過高會使得鋼材具有明顯的回火脆性，Mn促使奧氏體長大，使鋼對過熱較敏感。
[0016]鐵(Fe):增加液態(tài)金屬與基體的親和性，提高熔覆層冶金結(jié)合的強(qiáng)度，使該金屬陶瓷合金粉末與基材表面充分均勻融合
[0017]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所述的鈷基金屬陶瓷合金粉末，在連續(xù)波光釬激光熔覆中，激光的吸收利用率明顯提高，形成的熔覆層具有高硬度、高韌性、高耐腐蝕性。且熔覆層組織致密，無氣孔、裂紋、縮孔等缺陷。工藝簡單方便，無需熔覆前后熱處理。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0019]實(shí)施例1`[0020]按重量百分比為:12%碳化硅，5%氟化鈣，3%氮化硅，8%鉻，4%銥，0.1%碳，1.2%錳，6%鐵，余量為鈷。經(jīng)過機(jī)械充分混合稱取500g樣品，經(jīng)制樣后得到200-300目的鈷基金屬陶瓷合金粉末。
[0021]實(shí)施例2
[0022]按重量百分比為:11%碳化硅，6%氟化鈣，2%氮化娃，10%鉻，2%銥，0.15%碳，1.4%錳，7%鐵，余量為鈷。經(jīng)過機(jī)械充分混合稱取500g樣品，經(jīng)制樣后得到200-300目的鈷基金屬陶瓷合金粉末。
[0023]實(shí)施例3
[0024]按重量百分比為:13%碳化娃，7%氟化鈣，4%氮化硅，9%鉻，3%銥，0.2%碳，1%錳，5%鐵，余量為鈷。經(jīng)過機(jī)械充分混合稱取500g樣品，經(jīng)制樣后得到200-300目的鈷基金屬陶瓷合金粉末。
[0025]由實(shí)施例1配制得到的鈷基金屬陶瓷合金粉末，在3000W連續(xù)光纖激光功率，光斑尺寸10mm2，掃描速度20mm/s，送粉速率25g/min等工藝條件下，對基材為45號鋼的工件表面進(jìn)行激光熔覆處理，室溫下，檢測結(jié)果如下表所示:
[0026]
--I對激光的吸收率I熔覆層硬度(HV) I抗拉伸強(qiáng)度(MN/m2)
實(shí)施例160-80%!TOO1000
【權(quán)利要求】
1.一種專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末，按重量百分比計(jì)，含有11-13% 碳化硅，5-7% 氟化鈣，2-4% 氮化硅，8-10% 鉻，2-4% 銥，0.1-0.2% 碳，1-1.4% 錳，5-7%鐵，余量為鈷。
2.如權(quán)利要 求1所述的專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末，其特征在于，含有=12%碳化娃，5%氟化韓，3%氮化硅，8%鉻，4%銥，0.1%碳，1.2%猛，6%鐵，余量為鈷。
【文檔編號】B22F1/00GK103614720SQ201310590415
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】范賀良 申請人:范賀良