本發(fā)明涉及一種超耐蝕不銹鋼粉末及其應(yīng)用和應(yīng)用方法，屬于冶金領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

316、304和904L不銹鋼是磷化工企業(yè)使用的耐腐蝕零部件主要材料。耐腐蝕零部件的工作環(huán)境是在包含磷酸、硫酸等的酸性腐蝕介質(zhì)和固體小顆粒的漿料中，造成零部件因磨蝕而在表面出現(xiàn)腐蝕溝槽，甚至出現(xiàn)片狀工件端豁口、溝槽及豁口等造成工件斷裂或失效而必須更換，例如料漿泵、回流管等。我國(guó)大型磷化工企業(yè)有十多家，都存在酸性介質(zhì)腐蝕工件的問(wèn)題，生產(chǎn)過(guò)程中需停機(jī)更換零部件，降低了企業(yè)生產(chǎn)效率，增加了生產(chǎn)成本。而超耐蝕不銹鋼粉末及涂層的制備用于激光修復(fù)受損工件或制備工件的激光熔覆涂層，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，為企業(yè)提高綜合經(jīng)濟(jì)效益作技術(shù)保障。此外，與現(xiàn)有粉末及修復(fù)方法相比有以下優(yōu)勢(shì)，目前熔覆粉末主要是用不銹鋼基材粉末，該方法只是是修復(fù)失效部位，并未強(qiáng)化，而本發(fā)明所研究的粉末提高了修復(fù)部位的耐磨性和耐蝕性，有效防止被修復(fù)部位二次失效；目前修復(fù)方法還有采用堆焊的方法修復(fù)失效不銹鋼零件，但堆焊容易引起夾渣、氣孔、裂紋使得組織不夠致密。所以研發(fā)一種超耐蝕性不銹鋼粉末及其涂層制備方法成為磷化工行業(yè)的迫切需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種超耐蝕不銹鋼粉末及其應(yīng)用和應(yīng)用方法。本發(fā)明所用的合金粉末材料流動(dòng)性較好，并添加了大量強(qiáng)耐蝕性元素Cr、Ni，可用于強(qiáng)酸性工作介質(zhì)中服役的不銹鋼零部件的激光熔覆及修復(fù)，且激光熔覆得到的涂層組織中無(wú)氣孔裂紋，組織致密與母材結(jié)合良好。

本發(fā)明技術(shù)方案：一種超耐蝕不銹鋼粉末，由Fe、Ni、Cr、Mn、Mo、Cu、Al₂O₃和Y₂O₃的粉末組成，其中按質(zhì)量份計(jì)，包括有：Fe 19-29份、Cr 25-35份、Ni 25-35份、Mn 0.5-1.5份、Mo 1-10份、Cu 1-3份、Al₂O₃ 1-10份和Y₂O₃ 0.5-1.5份。

前述的超耐蝕不銹鋼粉末，所述不銹鋼粉末按質(zhì)量份計(jì)，包括有：Fe 21-26份、Cr 28-32份、Ni 28-32份、Mn 0.8-1.2份、Mo 3-7份、Cu 1.6-2.5份、Al₂O₃ 3-7份和Y₂O₃ 0.8-1.1份。

前述的超耐蝕不銹鋼粉末，所述不銹鋼粉末按質(zhì)量份計(jì)，包括有：Fe 24份、Cr 30份、Ni 30份、Mn 1份、Mo 5份、Cu 2份、Al₂O₃ 5份和Y₂O₃ 1份。

前述的超耐蝕不銹鋼粉末，所述Fe、Ni、Cr、Mn、Mo、Cu、Al₂O₃和Y₂O₃的粉末，其純度均大于99.6％的。

前述的超耐蝕不銹鋼粉末，所述Fe、Ni、Cr、Mn、Mo、Cu、Al₂O₃和Y₂O₃的粉末的粒度均為150～250目，其制備方法是按配方中的質(zhì)量份稱取各合金粉末，機(jī)械混合均勻后制得不銹鋼粉末成品。

前述的超耐蝕不銹鋼粉末，所述機(jī)械混合是指在研缽中研磨1.5-2h。

一種前述的超耐蝕不銹鋼粉末的應(yīng)用，是將制得的不銹鋼粉末用于磷酸為主的酸性環(huán)境下服役的904L、316、304等不銹鋼零部件的激光熔覆或修復(fù)。

一種前述的超耐蝕不銹鋼粉末應(yīng)用的應(yīng)用方法，在所述不銹鋼零部件需要熔覆或修復(fù)的部位放置制得的不銹鋼粉末，在光纖激光器激光輸出功率P＝1.8～2.1KW，掃描速度V＝550～630mm/min，光斑尺寸d＝4～6mm的條件下，進(jìn)行激光熔覆工作。

前述的超耐蝕不銹鋼粉末應(yīng)用的應(yīng)用方法，所述激光器功率P＝2.0KW，掃描速度V＝570mm/min，光斑尺寸d＝5mm，搭接率為50％。

本發(fā)明的有益效果：

1、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的不銹鋼粉末所用材料為不銹鋼合金體系，具有耐高溫氧化、耐腐蝕、耐磨性高的特點(diǎn)。

2、本發(fā)明通過(guò)嚴(yán)格控制各合金元素的純度，能夠有效減少合金粉末的偏析，得到組分均勻的合金熔覆層。

3、本發(fā)明通過(guò)控制研磨時(shí)間來(lái)控制其粒度在150-200目得到流動(dòng)性好的粉末，并通過(guò)大量添加強(qiáng)耐蝕元素Cr，極大增強(qiáng)涂層的耐蝕性，將它用于在酸性條件下工作的不銹鋼工件的激光熔覆或激光修復(fù)可極大提高零部件的抗蝕性，適用于酸性環(huán)境下服役的904L、304、316等不銹鋼制品防護(hù)涂層和激光修復(fù)。

4、本發(fā)明采用激光熔覆的加工方式以及優(yōu)化工藝參數(shù)，在高能激光束的作用下熔覆粉末和基材表面同時(shí)熔化，在表面張力和溫度梯度引起的浮力作用下產(chǎn)生對(duì)流使得氣體容易排出，冷卻后得到良好的冶金結(jié)合和無(wú)氣孔裂紋的致密組織。

實(shí)驗(yàn)例

為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明所具有的有益效果，發(fā)明人做了以下實(shí)驗(yàn)：

材料的耐蝕性

對(duì)本發(fā)明制備所得的激光熔覆涂層進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，所得結(jié)果如圖1所示，當(dāng)Cr含量超過(guò)20％時(shí)，涂層自腐蝕電位并未下降，自腐蝕電流密度較904L基材均有大幅度降低，耐蝕性增強(qiáng)，但是Cr元素含量增加使得金屬間化合物產(chǎn)生可能性增加，降低涂層的韌性。

材料的硬度

圖2為不同合金成分對(duì)涂層平均硬度的影響。從圖2可以得出涂層平均硬度與合金元素Cr的含量變化的關(guān)系，Cr含量增加時(shí)，涂層平均硬度總體升高，主要原因是Cr含量增加使得涂層中作為固溶原子的Cr含量，且增加C和Cr的間隙化合物，二者均使得位錯(cuò)滑移困難，提高涂層材料的強(qiáng)度。

附圖說(shuō)明

附圖1不同Cr含量的涂層及基材的電化學(xué)極化曲線；

附圖2涂層的平均硬度隨不同Cr含量的關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明限制的依據(jù)。

實(shí)施例1:一種超耐蝕不銹鋼粉末及其應(yīng)用和應(yīng)用方法，其不銹鋼粉末由Fe、Ni、Cr、Mn、Mo、Cu、Al₂O₃和Y₂O₃的粉末組成，其中按質(zhì)量份計(jì)，包括有：Fe24份、Cr30份、Ni30份、Mn1份、Mo5份、Cu2份、Al₂O₃5份和Y₂O₃1份。

所述Fe、Ni、Cr、Mn、Mo、Cu、Al₂O₃和Y₂O₃的粉末，其純度均大于99.6％。

所述Fe、Ni、Cr、Mn、Mo、Cu、Al₂O₃和Y₂O₃的粉末的粒度均為180～220目，其制備方法是按配方中的質(zhì)量份稱取各合金粉末，機(jī)械混合均勻后制得不銹鋼粉末成品。

所述機(jī)械混合是指在研缽中研磨1.8h。

上述的超耐蝕不銹鋼粉末的應(yīng)用，是將制得的不銹鋼粉末用于磷酸為主的酸性環(huán)境下服役的904L、316、304不銹鋼零部件的激光熔覆或修復(fù)。

所述激光器功率P＝2.0KW，掃描速度V＝570mm/min，光斑尺寸d＝5mm，搭接率為50％。

實(shí)施例2:一種超耐蝕不銹鋼粉末及其應(yīng)用和應(yīng)用方法，其不銹鋼粉末由Fe、Ni、Cr、Mn、Mo、Cu、Al₂O₃和Y₂O₃的粉末組成，其中按質(zhì)量份計(jì)，包括有：Fe 19份、Cr 25份、Ni 25份、Mn 0.5份、Mo 1份、Cu 1份、Al₂O₃ 1份和Y₂O₃ 0.5份。

所述Fe、Ni、Cr、Mn、Mo、Cu、Al₂O₃和Y₂O₃的粉末，其純度均大于99.6％。

所述Fe、Ni、Cr、Mn、Mo、Cu、Al₂O₃和Y₂O₃的粉末的粒度均為150～180目，其制備方法是按配方中的質(zhì)量份稱取各合金粉末，機(jī)械混合均勻后制得不銹鋼粉末成品。

所述機(jī)械混合是指在研缽中研磨1.5h。

上述的超耐蝕不銹鋼粉末的應(yīng)用，是將制得的不銹鋼粉末用于磷酸為主的酸性環(huán)境下服役的904L、316、304不銹鋼零部件的激光熔覆或修復(fù)。

上述的超耐蝕不銹鋼粉末應(yīng)用的應(yīng)用方法，是在所述不銹鋼零部件需要熔覆或修復(fù)的部位放置制得的不銹鋼粉末，在光纖激光器激光輸出功率P＝1.8KW，掃描速度V＝550mm/min，光斑尺寸d＝4mm的條件下，進(jìn)行激光熔覆工作。

實(shí)施例3:一種超耐蝕不銹鋼粉末及其應(yīng)用和應(yīng)用方法，其不銹鋼粉末由Fe、Ni、Cr、Mn、Mo、Cu、Al₂O₃和Y₂O₃的粉末組成，其中按質(zhì)量份計(jì)，包括有：Fe 29份、Cr 35份、Ni 35份、Mn 1.5份、Mo 10份、Cu 3份、Al₂O₃ 10份和Y₂O₃ 1.5份。

所述Fe、Ni、Cr、Mn、Mo、Cu、Al₂O₃和Y₂O₃的粉末，其純度均大于99.6％。

所述Fe、Ni、Cr、Mn、Mo、Cu、Al₂O₃和Y₂O₃的粉末的粒度均為220～250目，其制備方法是按配方中的質(zhì)量份稱取各合金粉末，機(jī)械混合均勻后制得不銹鋼粉末成品。

所述機(jī)械混合是指在研缽中研磨2h。

上述的超耐蝕不銹鋼粉末的應(yīng)用，是將制得的不銹鋼粉末用于磷酸為主的酸性環(huán)境下服役的904L、316、304不銹鋼零部件的激光熔覆或修復(fù)。

上述的超耐蝕不銹鋼粉末應(yīng)用的應(yīng)用方法，是在所述不銹鋼零部件需要熔覆或修復(fù)的部位放置制得的不銹鋼粉末，在光纖激光器激光輸出功率P＝2.1KW，掃描速度V＝630mm/min，光斑尺寸d＝6mm的條件下，進(jìn)行激光熔覆工作。