本發明涉及激光熔覆涂層的鎳基復合粉末及制備涂層的方法，屬于激光熔覆技術領域。
背景技術：
很多工程材料在服役過程中，容易在材料表面出現磨損、疲勞等破壞，一定程度上限制了材料的使用條件和范圍，縮短了材料的使用壽命。在碳鋼表面激光熔覆鎳基合金可以大幅度改善材料的表面性能，提高材料的表面硬度、耐磨性、耐蝕性等。
激光熔覆作為一種新型表面改性技術，把表面熔覆層技術以及復合材料技術的優勢結合起來，可以采用較低的成本使材料表層滿足對高耐磨性和高耐蝕性能的要求，同時能充分發揮基體材料的強韌性優勢，從而大幅度提高了工程材料整體的綜合性能以及使用壽命。在油氣鉆探、礦山開采、重型冶金等重工業領域，表面熔覆技術成為修復部件、提高零件使用壽命的重要途徑。與常規的材料表面處理技術相比，激光熔覆具有以下優點：(1)加熱冷卻速度快，工件變形小；(2)基體材料對熔覆層稀釋作用小，保證形成高強度的冶金結合；(3)得到的組織均勻致密，綜合性能好；(4)易實現自動化生產，大大減小工人的勞動強度；(5)適用度廣，提高了材料利用率。
北礦新材科技有限公司徐紅艷、國俊豐等人發明的一種有關耐磨防腐的鐵基激光熔覆用粉，但是硬度不足40HRC；機械科學研究總院先進制造技術研究中心單忠德、孫福臻等人發明一種鐵鎳基復合激光用粉及熔覆該粉的方法，硬度較高，但不能做到無裂紋的狀態。
目前激光熔覆所用的材料大部分是噴涂用合金材料，如今激光熔覆過程中存在的一些疑難問題，除了工藝上存在不足之外，在涂層材料的選擇上也需要多加考慮。因此，根據所需要的熔覆層性能定性甚至定量地設計出合金的成分，并根據不同的工況條件設計出不同形狀的涂層材料，這已成為目前需要研究的課題之一。
技術實現要素：
發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種激光熔覆涂層的鎳基復合粉末及制備涂層的方法，制備涂層時防止液態金屬過度氧化，改善熔體對基體金屬的潤濕能力，減少熔覆層中的夾雜和含氧量，提高熔覆層的工藝成形性能。
技術方案：為解決上述技術問題，本發明的一種激光熔覆涂層的鎳基復合粉末，所述復合粉末按重量百分比組成如下：C：0.572～0.724％、Cr：15.5～16.1％、Si：3.1～3.7％、W：2.1～2.7％、Fe：26.8～32.4％、Mn：0.1～0.3％、B：2.45～3.15％、Cu：0.3～1.5％、Nb：0.015～0.135％，其余為Ni。
作為優選，所述復合粉末的顆粒度為-140～+325目。
一種上述的激光熔覆涂層的鎳基復合粉末制備涂層的方法，滿足以下步驟：
(1)將激光頭垂直于待熔覆的工件表面，采用同軸送粉裝置，將所述的鎳基復合粉末均勻的送入工件表面；
(2)在氬氣保護氣氛中利用激光器發射激光熔覆制成鎳基涂層。
作為優選，所述步驟(1)中所送入的激光熔覆粉末的量可滿足單層熔覆層的厚度為0.4mm～0.6mm。
作為優選，所述步驟(2)激光器功率為1600W～2200W，激光的光斑為5mm×5mm的方形。
作為優選，所述步驟(1)的鎳基復合粉末的送粉量為10g/min～15g/min，激光掃描速度為240mm/min～480mm/min，搭接率為25％～30％。
作為優選，所述步驟(2)所用的保護氣純度為99.99％的高純氬氣。
作為優選，在進行所述的激光熔覆前還包括：所述步驟(1)中的鎳基復合粉末放入干燥箱里烘干，對工件表面進行去油污，除銹處理。
有益效果：相比現有技術，具有以下優點：
(1)本發明激光熔覆鎳基復合粉末中含有較高的Si、B等元素，具有造渣功能，它們優先與合金粉末中的氧和工件表面氧化物一起熔融生成低熔點的硼硅酸鹽等覆蓋在熔池表面，防止液態金屬過度氧化，從而改善熔體對基體金屬的潤濕能力，減少熔覆層中的夾雜和含氧量，提高熔覆層的工藝成形性能。
(2)本發明激光熔覆鎳基復合粉末中含有較高的Ni、Cr等元素，可以有效提高熔覆層的耐蝕性。
(3)本發明激光熔覆鎳基復合粉末中含有較高的B、Cr、C等元素，可以提高涂層硬度，可達45HRC以上。
(4)本發明采用合適的工藝參數，獲得的涂層與基體形成良好的冶金結合，無裂紋產生。
具體實施方式
實施例1：
本實施例的激光熔覆鎳基復合粉末按重量百分比組成如下：C：0.572％、Cr：15.5％、Si：3.1％、W：2.1％、Fe：32.4％、Mn：0.3％、B：2.45％、Cu：0.3％、Nb：0.135％，余量為Ni。
本發明實施例的激光熔覆制備涂層的具體方法如下：
步驟1：手動模式下，操控機器人將激光頭對準工件表面，熔覆前將所述粉末放進干燥箱里加熱至150℃并保溫0.5h，進行烘干處理；對工件表面進行去油污，除銹處理；
步驟2：采用同步同軸送粉，即送粉方向與激光入射方向一致，將粉末送到待熔覆工件表面；
步驟3：在激光熔覆時將鎳基復合粉末經同軸送粉的方式送粉，在氬氣保護氣氛中熔覆制成鎳基涂層，當功率變化時，要適當調整掃描速度與離焦量，使功率/掃描速度保持穩定，優選地，激光功率為1600W～2000W，光斑為5mm×5mm的方形。
步驟4：完成單道熔覆時，激光頭回到下一個設定好的起點繼續熔覆形成多道搭接，搭接率為30％。
實施例2：
本實施例的激光熔覆鎳基復合粉末按重量百分比組成如下：C：0.648％、Cr：15.9％、Si：3.4％、W：2.4％、Fe：26.8％、Mn：0.2％、B：2.8％、Cu：1.0％、Nb：0.09％，余量為Ni。
制備涂層的方法與實施例1相同。
實施例3：
本實施例的激光熔覆鎳基復合粉末按重量百分比組成如下：C：0.724％、Cr：16.1％、Si：3.7％、W：2.7％、Fe：29.8％、Mn：0.1％、B：3.15％、Cu：1.5％、Nb：0.015％，余量為Ni。
制備涂層的方法與實施例1相同。
對比實施例的組分和制備涂層的性能如表1所示：
表1
通過表1可以得出：鎳基復合粉末中B、Si元素可以改善金屬的流動性和浸潤性,獲得表面成形良好的涂層，并具有造渣的功能，亦能形成硼化物，硅化物提高涂層硬度；Cr、W、C元素可形成C23C6型碳化物和WC，這些硬質相提高涂層硬度；Ni，Fe元素可形成固溶體，可提高涂層強度和硬度；Ni、Cr元素可發揮其鈍化作用，有效提高熔覆層的耐蝕性；Mn的作用在于提高材料的機械強度和中溫性能；Cu在耐腐蝕方面，增加對非氧化性酸的耐腐蝕性，減少對點腐蝕的敏感性，塑性好，冷加工性能優良；Nb元素可防止晶間腐蝕，提高涂層強度。如缺少上述元素，可導致相應的性能變差。利用本發明的鎳基復合粉末以及工藝參數進行激光熔覆，可獲得無裂紋、硬度高、耐蝕性好的熔覆層，具有廣闊的應用前景。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。