一種激光熔覆高耐磨合金粉末及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光恪覆合金粉末及其制備方法，特別是一種激光恪覆高耐磨合金粉末及其制備方法，該高耐磨合金粉末適用于激光熔覆高耐磨工況零部件。
【背景技術】
[0002]在現(xiàn)代的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，金屬材料的磨損與腐蝕會出現(xiàn)在各個領域，是破壞機械零部件、工程構件的二大主要方式之一，腐蝕將會導致機械零件的大量消耗，而磨損則是導致機械零件失效的重要原因之一。它們在損耗大量金屬材料的同時，也浪費了大量資源，在經(jīng)濟損失中占據(jù)非常大的比重。
[0003]激光熔覆是一項新興、迅猛發(fā)展的技術，它是在高能量密度激光束照射下，基體表面一薄層與根據(jù)需要加入的合金同時熔化，形成厚度為10?1000 μ m表面熔化層，快速凝固以滿足某一特殊性能要求的工藝方法，是集激光加熱熔化、熔池中物質交互作用及快速凝固成型等多學科交叉的一門新技術，此技術在表面處理方面得到較細致的研究。
[0004]激光熔覆層材料的狀態(tài)一般有粉末狀、絲狀、膏狀等。另外還可將金屬板材、粉末冶金制品、鋼帶和焊條等作為熔覆材料，其中合金粉末在激光熔覆技術中應用最為廣泛。
[0005]盡管采用復合材料進行激光熔覆可制備高性能的復合材料涂層，但目前國內(nèi)大多仍然處于實驗室的研究中，而且其制備工藝大多都是在實驗室內(nèi)采用將鎳基自熔合金與一定含量的WC粉末混合均勻，然后加入飽和松節(jié)油或自制的有機粘結劑，調(diào)成料漿或膏狀，預涂覆于工件上，然后進行激光熔覆或燒結。其所加入的硬質顆粒較大、密度與基體金屬不同，顆粒在熔覆層中的分布往往不均勻，通常呈現(xiàn)梯度分布；所加的顆粒材料與基體的潤濕性、穩(wěn)定性、膨脹系數(shù)及化學反應活性等均導致熔覆層的組織與性能的不均勻性。且所制備的組合粉末由于各組元比重相差懸殊，因而在貯存、運輸和使用過程中而易產(chǎn)生偏析。無法進行商品化市場供應，目前在市場上尚未見有顆粒增強激光熔覆專用粉末商品銷售。由于上述原因，至今尚未見激光熔覆專用組合粉末，從而制約了激光熔覆在高耐磨工況領域上的應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是避免上述現(xiàn)有技術中的不足，開發(fā)一種能夠滿足工程機械嚴重磨粒磨損工況條件下所需的一種激光熔覆高耐磨合金粉末及其制備方法。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可以通過以下基本化學成分的設計和添加硬質化合物和相應的制備技術方案來實現(xiàn):
本發(fā)明所提供的一種激光熔覆高耐磨合金粉末由基體合金粉末與氧化物硬質顆粒和粘結劑所組成，其配比為:50?98%基體合金粉末，1?45%的A1203或Cr 3(:2、2抑2其中之一或二種以上的組合混合體粉末，1?5%的粘結劑制備成組合粉末；其中基體合金的化學成分及其質量百分比為；
0.2 ?1% C、1 ?5%S1、2 ?3.0% B、1.0 ?1.5%Mn、3 ?10% Cr、2 ?5% V、3 ?5% Mo、0.3 ?1% Nb、< 15% Fe、0.1 ?1.2% MgO，1 ?2% CaF2，Ce02、Y302、La203其中之一或二種以上的組合< l%、Ni余量和不可避免的雜質元素；
本發(fā)明所提供的氧化物顆粒增強激光熔覆高耐磨鎳基合金粉末及其制備方法，其制備工藝步驟是:
基體合金粉末制備一添加氧氣化物顆粒一添加粘結劑一攪拌球磨一組合粉末一干燥—破碎一篩分；具體工藝步驟如下:
(1)基體合金制備
基體合金粉末制備的工藝流程為:配料一熔煉一霧化一干燥一篩分；
配料:原料為純鎳、石墨粉、？60沖印、？必丨、胃、10、他、0)、稀土(^和Y;
熔煉:將上述配制好的原料在真空感應爐或中頻感應爐中進行熔煉，熔化溫度約為1250°C _1350°C，控制碳含量達到要求，爐前調(diào)整成分合格后，出爐溫度1200?1300 °C ；霧化:采用惰性氣或高壓水霧化，霧化孔徑5?10mm，霧化壓力，10?14MPa ;
干燥:所用設備是遠紅外烘干機，烘干溫度為220°C?300°C ;
篩分:由篩粉機篩出粒度范圍為+200目?一 350目的粉末作為成品粉；
(2)添加碳化物顆粒
選取粒度范圍為+200目?一 350目的市售A1203或Cr 3C2、Zr02其中之一或二種以上的組合混合體粉末作為增強硬質顆粒；
(3)添加粘結劑
采用熱固型的酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂或水玻璃做粘結劑，加入環(huán)己酮或甲醇溶劑，使其溶解成樹脂溶液；
(4)攪拌球磨
將制備好的基體合金粉末和A1203或Cr 3C2、2抑2其中之一或二種以上的組合混合體粉末作為增強硬質顆粒；和粘結劑按照所需的比例進行配置后，倒入攪拌球磨機中，將所需劑量的樹脂溶解于環(huán)己酮或甲醇溶劑使其溶解成樹脂溶液；攪拌均勻后倒入球磨機內(nèi)所需處理的混合粉中，將球體直徑10?20mm的磨球按照2:1?3:1球料比配制好后加入到攪拌球磨機中，起動攪拌球磨機，經(jīng)5?60小時的充分攪拌球磨，使混合粉各組分及樹脂液都分布均勻，將各組元粉末顆粒包裹起來，并粘結在一起，制備成組合粉末；
(5)干燥
將球磨好的組合粉末從球磨機中倒出，然后經(jīng)150°C?200°C干燥；
(6)破碎和篩分
將干燥好的組合粉末進行破碎，由篩粉機篩出粒度范圍為+200目?一 350目的粉末分別作為成品粉，即得所需成分、所需粒度等級而又不會發(fā)生組分偏析的組合粉末。
【具體實施方式】
[0008]下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳述。
[0009]實施例一
一種激光熔覆高耐磨合金粉末及其制備方法，該激光熔覆高耐磨鎳基合金粉末由基體合金粉末與氧化物硬質顆粒和粘結劑所組成，其配比為:70%基體合金粉末，29%的A1203，1%的酚醛樹脂粘結劑制備成組合粉末；其中基體合金的化學成分及其質量百分比為； 該合金成份為 l%C、3%S1、2%B、4%Cr、4.0%V、4%Μο、1.20%Μη、0.5% Nb、10% Fe、0.1 %Mg0，0.5% CaF2，0.2%Ce02、0.2%Y302、0.2%La203、Ni 余量；
其制造工藝步驟:
基體合金粉末制備一添加氧化物顆粒一添加粘結劑一攪拌球磨一組合粉末一干燥一破碎一篩分；具體工藝步驟如下:
(1)基體合金制備
基體合金粉末制備的工藝流程為:配料一熔煉一霧化一干燥一篩分；
配料:原料為純鎳、石墨粉、FeCr、FeB、FeS1、W、Mo、Nb、Co、稀土 Ce 和 Y ;將 C、S1、B、Cr、Cu、Sn、Fe、MgO、CaF2、Ce02、Y302、La203、Ni按上述重量百分比配比，準備好制作基體金屬粉末的原材料。
[0010]熔煉:啟動真空感應中頻爐，按熔煉工藝的要求，放入金屬開始熔煉，一般容易氧化的金屬在熔化的后期放入。熔化溫度約控制在1250-1300°c ;當本爐的金屬全部在爐內(nèi)熔化后，進行造渣，去除金屬液中的雜質，然后進入精煉期進行精煉，澆注前加入脫氧劑進行脫氧，控制碳含量達到要求，爐前調(diào)整成分合格后