一種專用于連續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】本發明公開了一種專用于連續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，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。該金屬陶瓷合金粉末，專用于高能連續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】一種專用于連續波光纖激光熔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連續波光纖激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末。
【背景技術】
[0002]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。隨著激光器功率和穩定性的不斷提高，得到了迅速推廣和應用。激光熔覆技術可廣泛應用于航空、國防、石油化工、冶金、醫療器械等各個領域。
[0003]然而，目前國內市場上幾乎沒有連續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光纖激光熔覆的金屬合金粉末。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題是:提供一種專用于連續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，本發明的技術方案是:一種專用于連續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，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]專用于連續波光纖激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末的優選配比為，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，作為強化微粒存在于熔覆層中，極大地增強了熔覆層的硬度。
[0010]氟化鈣(CaF2):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(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，增強抗蠕變性，抗氧化性，提高耐腐蝕性。
[0012]鉻(Cr):提高熔覆層的強度，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良的抗腐蝕性、耐磨性、硬度、彈性、抗磁力、抗強力和耐熱性。
[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化作用，使得鋼材具備高的強度與硬度，當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與基材表面充分均勻融合
[0017]本發明的有益效果:本發明所述的鈷基金屬陶瓷合金粉末，在連續波光釬激光熔覆中，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]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。經過機械充分混合稱取500g樣品，經制樣后得到200-300目的鈷基金屬陶瓷合金粉末。
[0021]實施例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。經過機械充分混合稱取500g樣品，經制樣后得到200-300目的鈷基金屬陶瓷合金粉末。
[0023]實施例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。經過機械充分混合稱取500g樣品，經制樣后得到200-300目的鈷基金屬陶瓷合金粉末。
[0025]由實施例1配制得到的鈷基金屬陶瓷合金粉末，在3000W連續光纖激光功率，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號鋼的工件表面進行激光熔覆處理，室溫下，檢測結果如下表所示:
[0026]
--I對激光的吸收率I熔覆層硬度(HV) I抗拉伸強度(MN/m2)
實施例160-80%!TOO1000
【權利要求】
1.一種專用于連續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，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.如權利要 求1所述的專用于連續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 優先權日:2013年11月20日
【發明者】范賀良 申請人:范賀良