專用于銑刀激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種專用于銑刀激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末，按重量百分比計，包含13-15%碳化鎢，0.1-0.4%碳，2-6%氟化鈣，4-6%氮化硅，4-6%硼，1.3-1.6%釩，1.1-1.4%硅，6-8%鐵，11-14%鉬，余量為鈷。該鈷基金屬陶瓷合金粉末專用于銑刀的激光熔覆，提高銑刀金屬組織致密性，減少熔覆層的氣孔、裂紋和縮孔缺陷，在提高銑耐磨性，硬度，耐熱性和強度的同時，降低了成本。
【專利說明】專用于錢刀激光溶覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種合金粉末，特別是指一種專用于銑刀激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末。
【背景技術】
[0002]激光具有高亮度、高方向性、高單色性、高相干性的特點，現在正被越來越多的領域所使用，激光熔覆就是表面處理技術中的一種。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，液態的金屬形成一個小規模的熔池，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，形成一層新的液態金屬層。待激光光束經過以后，液態金屬層迅速冷卻由此在金屬表面形成一層固態的熔覆層。銑刀，是用于銑削加工的、具有一個或多個刀齒的旋轉刀具。工作時各刀齒依次間歇地切去工件的余量。銑刀主要用于在銑床上加工平面、臺階、溝槽、成形表面和切斷工件等。銑刀對材料的機械性能要求如下:1)高硬度和好的耐磨性:2)好的耐熱性:3)高強度。然目前于銑刀整體材質是采用機械性能高的硬質合金制成，成本非常高，若是能提供專門用于銑刀激光熔覆的金屬合金粉末，那么可利用激光熔覆在提供銑刀機械性能的同時還可降低銑刀的成本。

【發明內容】

[0003]本發明所要解決的技術問題是:提供一種專用于銑刀激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末，該鈷基金屬陶瓷合金粉末專用于銑刀的激光熔覆，提高銑刀金屬組織致密性，減少熔覆層的氣孔、裂紋和縮孔缺陷，在提高銑刀耐磨性，硬度，耐熱性、強度的同時，降低了成本。
[0004]為解決上述技術問題，本發明的技術方案是:一種專用于銑刀激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末，按重量百分比計，包含13-15%碳化鎢，0.1-0.4%碳，2-6%氟化鈣，4_6%氮化硅，4-6% 硼，1.3-1.6% 釩，1.1-1.4% 硅，6-8% 鐵，11-14% 鑰，余量為鈷。
[0005]其中，專用于銑刀激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末優選配比包含14%碳化鎢，
0.3%碳，4%氟化鈣，5%氮化硅，5%硼，1.5%釩，1.2%硅，7%鐵，13%鑰，余量為鈷。
[0006]本發明中的鈷基金屬陶瓷合金粉末中各成分的作用如下:
[0007]鈷(Co):作為金屬陶瓷基材，熔覆時徹底熔融，與熔融狀態的銑刀表面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，以增加熔覆層硬度。
[0008]碳化鎢(WC)顆粒:在激光熔覆過程中不熔化，在對銑刀激光熔覆時鈷基金屬陶瓷合金粉末從激光頭的噴粉孔均勻噴出，WC均勻分布在熔池中，作為強化微粒存在于熔覆層中，極大地增強了熔覆層的硬度及強度，可以降低熔覆層開裂的敏感性。
[0009]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，屈服點和抗拉強度升高，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含量的選擇確保銑刀滿足耐磨性的同時，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。
[0010]氟化鈣(CaF2):作為添加材料，用于減少熔覆層凝固時的內應力，防止凝固后出現熱裂紋、縮孔、縮松等缺陷，提高金屬內部組織的致密性。
[0011]氮化硅(SiM):作為除碳化鎢WC之外的第二種陶瓷顆粒存在，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，并作為低硬度金屬元素與超高硬度陶瓷顆粒的緩和，增強抗蠕變性，抗氧化性，提高耐腐蝕性，并且能夠控制粉末與銑刀基材的混合程度。
[0012]硼(B):具有晶界強化作用，可以提高熔覆層的硬度，強度，能提高鋼的淬透性，促使鋼的正火態組織由珠光體向貝氏體轉變。
[0013]釩(V):具有細晶強化作用，可提高回火抗力和材料的淬透性，也能和碳形成碳化物，可提高耐熱性。
[0014]硅(Si):在自熔性粉末中起自造渣及保護作用，可以與進入熔池的氧元素優先形成硅酸鹽，覆蓋于熔池表面，防止液態金屬過渡氧化，提高液態金屬的潤濕能力。對鐵素體有較大的固熔強化作用，硅能細化珠光體組織，但是過高的Si對鋼的焊接性不利。
[0015]鐵(Fe):與銑刀基體的材料相同，增加液態金屬與基體的親和性，提高熔覆層冶金結合的強度，使該金屬陶瓷合金粉末在與纟先刀表面充分均勻融合。
[0016]鑰(Mo):作為一種稀土元素添加劑，促進晶粒細化，提高熔覆層的組織均勻性，從而改善熔覆層的磨損性能。
[0017]采用了上述技術方案后，本發明的效果是:該鈷基金屬陶瓷合金粉末專門用于銑刀表面的激光熔覆，可與銑刀基材充分融合，各成分均勻分布于熔覆層中，采用超高硬度陶瓷顆粒以提高銑刀的硬度和強度，另外再選擇一些微量元素以提高銑刀耐磨性和耐熱性，在提高銑刀機械性能的同時降低了成本。
【具體實施方式】
[0018]下面通過具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。
[0019]實施例1
[0020]將130g 碳化鶴、Ig 碳、20g 氟化H40g 氮化娃、40g 硼、13gf凡、llgi1、60g#、110g鑰、575g鈷充分的機械混合，得到100-200目的鈷基金屬陶瓷合金粉末。
[0021]實施例2
[0022]將150g 碳化鶴、4g 碳、60g 氟化H60g 氮化娃、60g 硼、16gf凡、14g 娃、80g 鐵、140g鑰、416g鈷充分的機械混合，得到100-200目的鈷基金屬陶瓷合金粉末。
[0023]實施例3
[0024]將140g 碳化鶴、3g 碳、40g 氟化H50g 氮化娃、50g 硼、15gf凡、12g 娃、70g 鐵、130g鑰、490g鈷充分的機械混合，得到100-200目的鈷基金屬陶瓷合金粉末。
[0025]將該實施例3中混合好的金屬合金粉末由激光頭的噴粉孔均勻噴出，金屬陶瓷合金粉末的送粉方向與激光光束同軸，激光的激光波長為1.06 μ m,輸出功率為4000W,運行速度為2m/min，單道寬度為2_。經過激光熔覆得到的銑刀進行機械檢測得到以下數據:(下表中的距離是以熔覆層的最下表面為基平面，基平面以上為正，基平面以下為負)[0026]
【權利要求】
1.專用于銑刀激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末，按重量百分比計，包含13-15%碳化鎢，0.1-0.4% 碳，2-6% 氟化鈣，4-6% 氮化硅，4-6% 硼，1.3-1.6% 釩，1.1-1.4% 硅，6-8% 鐵，11-14%鑰，余量為鈷。
2.如權利要求1所述的專用于銑刀激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末，其特征在于:包含14%碳化鎢，0.3%碳，4%氟化鈣，5%氮化硅，5%硼，1.5%銀，1.2%硅，7%鐵，13%鑰，余量為鈷。
【文檔編號】C23C24/10GK103537662SQ201310241635
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年6月18日 優先權日:2013年6月18日
【發明者】柳岸敏, 張翀昊, 朱小虎, 王小紅, 肖彩梅, 邵國峰 申請人:江蘇和昊激光科技有限公司