一種專用于連續(xù)式光纖激光熔覆的鈷基金屬合金粉末的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種專用于連續(xù)式光纖激光熔覆的鈷基金屬合金粉末，按重量百分比計(jì)，含有11-14%碳化硅，5-7%氟化鈣，12-15%鉬，8-12%鉻，2-4%氮化硅，4-6硅，0.1-0.2%碳，2-4%銻，余量為鈷。該金屬陶瓷合金粉末，專用于高能連續(xù)光釬激光器的熔覆過(guò)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(wú)氣孔、裂紋、縮孔等缺陷，同時(shí)能有效控制稀釋率，工藝簡(jiǎn)單方便，無(wú)需熔覆前后熱處理。
【專利說(shuō)明】 一種專用于連續(xù)式光纖激光熔覆的鈷基金屬合金粉末
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及ー種合金粉末，特別是指一種專用于連續(xù)式光纖激光熔覆的鈷基金屬合金粉末。
【背景技術(shù)】
[0002]激光熔覆就是表面處理技術(shù)中的ー種。概括的說(shuō)，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(tài)的金屬形成一個(gè)小規(guī)模的熔池，同時(shí)填注新的粉末材料，在這個(gè)熔池中，原本的金屬材料與被添加的粉末相互混合，形成ー層新的液態(tài)金屬層。待激光光束經(jīng)過(guò)以后，液態(tài)金屬層迅速冷卻由此在金屬表面形成一層固態(tài)的熔覆層。隨著激光器功率和穩(wěn)定性的不斷提高，得到了迅速推廣和應(yīng)用。激光熔覆技術(shù)可廣泛應(yīng)用于航空、國(guó)防、石油化工、冶金、醫(yī)療器械等各個(gè)領(lǐng)域。
[0003]然而，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上幾乎沒(méi)有連續(xù)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(shù)的傳熱方式、エ藝條件等的不同，熱噴涂所用自熔合金粉末直接用于連續(xù)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(xiàn)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(xù)光纖激光熔覆的金屬合金粉末。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種專用于連續(xù)式光纖激光熔覆的鈷基金屬合金粉末，該金屬陶瓷合金粉末，專用于高能連續(xù)光釬激光器的熔覆過(guò)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(wú)氣孔、裂紋、縮孔等缺陷，同時(shí)能有效控制稀釋率.エ藝簡(jiǎn)單方便，無(wú)需熔覆前后熱處理。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種專用于連續(xù)式光纖激光熔覆的鈷基金屬合金粉末，按重量百分比計(jì)，含有11-14%碳化硅，5-7%氟化鈣，12-15%鑰，8-12%鉻，2-4%氮化硅，4-6%硅，0.1-0.2%碳，2-4%銻，余量為鈷。
[0006]一種專用于連續(xù)式光纖激光熔覆的鈷基金屬合金粉末的優(yōu)選配比為，含有:12%碳化硅，6%氟化I丐，13%鑰，10%鉻，3%氮化娃，5%娃，0.15%碳，3%銻，余量為鈷。
[0007]本發(fā)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(shí)，與熔融狀態(tài)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(SiC):激光熔覆時(shí)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(qiáng)化微粒存在于熔覆層中，極大地增強(qiáng)了熔覆層的硬度。
[0010]氟化鈣(CaF2):用于減少熔覆層凝固時(shí)的內(nèi)應(yīng)力，防止凝固后出現(xiàn)熱裂紋、縮孔、縮松等缺陷，提高金屬內(nèi)部組織的致密性。
[0011]鑰(Mo):作為ー種稀土元素添加剤，促進(jìn)晶粒細(xì)化，提高熔覆層的組織均勻性，從而改善熔覆層的摩擦磨損性能。[0012]鉻(Cr):提高熔覆層的強(qiáng)度，可増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(yōu)良的抗腐蝕性、耐磨性、硬度、弾性、抗磁力、抗強(qiáng)カ和耐熱性。
[0013]氮化硅(SiM):在熔覆過(guò)程中不熔化，但對(duì)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(qiáng)抗蠕變性，抗氧化性，提高耐腐蝕性，同時(shí)還可控制稀釋率。
[0014]硅(Si):在自熔性粉末中起自造渣及保護(hù)作用，可以與進(jìn)入熔池的氧元素優(yōu)先形成硅酸鹽，覆蓋于熔池表面，防止液態(tài)金屬過(guò)渡氧化，提高液態(tài)金屬的潤(rùn)濕能力。對(duì)鐵素體有較大的固熔強(qiáng)化作用，硅能細(xì)化珠光體組織，但是過(guò)高的Si對(duì)鋼的焊接性不利。
[0015]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(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但是其韌性、塑性、沖擊性和抗腐蝕性能會(huì)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(shí)，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(shí)效敏感性。
[0016]銻(Sb):熔點(diǎn)低，可用于降低合金粉末的熔點(diǎn)，從而可以減少能量輸出
[0017]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所述的鈷基金屬陶瓷合金粉末，在連續(xù)式光釬激光熔覆中，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(wú)氣孔、裂紋、縮孔等缺陷。同時(shí)能有效控制稀釋率，エ藝簡(jiǎn)單方便，無(wú)需熔覆前后熱處理。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的詳細(xì)描述。
[0019]實(shí)施例1
[0020]按重量百分比為:12%碳化娃，6%氟化鈣，13%鑰，10%鉻，3%氮化娃，5%娃，0.15%碳，3%銻，余量為鈷。經(jīng)過(guò)機(jī)械充分混合稱取500g樣品，經(jīng)制樣后得到200-300目的鈷基金屬陶瓷合金粉末。
[0021]實(shí)施例2
[0022]按重量百分比為:11%碳化硅，5%氟化鈣，12%鑰，8%鉻，2%氮化硅，4%硅，0.1%碳，2%銻，余量為鈷。經(jīng)過(guò)機(jī)械充分混合稱取500g樣品，經(jīng)制樣后得到200-300目的鈷基金屬陶瓷合金粉末。
[0023]實(shí)施例3
[0024]按重量百分比為:14%碳化硅，7%氟化鈣，15%鑰，12%鉻，4%氮化娃，6%娃，0.2%碳，4%銻，余量為鈷。經(jīng)過(guò)機(jī)械充分混合稱取500g樣品，經(jīng)制樣后得到200-300目的鈷基金屬陶瓷合金粉末。
[0025]由實(shí)施例1配制得到的鈷基金屬陶瓷合金粉末，在2000W連續(xù)光纖激光功率，光斑尺寸10mm2，掃描速度15mm/s，送粉速率20g/min等エ藝條件下，對(duì)基材為45號(hào)鋼的エ件表面進(jìn)行激光熔覆處理，室溫下，檢測(cè)結(jié)果如下表所示:
【權(quán)利要求】
1.一種專用于連續(xù)式光纖激光熔覆的鈷基金屬合金粉末，按重量百分比計(jì)，含有11-14% 碳化硅，5-7% 氟化鈣，12-15% 鑰，8-12% 鉻，2-4% 氮化硅，4-6% 硅，0.1-0.2% 碳，2-4%鋪，余量為鈷。
2.如權(quán)利要求1所述的ー種專用于連續(xù)式光纖激光熔覆的鈷基金屬合金粉末，其特征在于，含有=12%碳化硅，6%氟化韓，13%鑰，10%鉻，3%氮化娃，5%硅，0.15%碳，3%銻，余量為鈷。
【文檔編號(hào)】C22C30/00GK103600067SQ201310589602
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】樊宇 申請(qǐng)人:樊宇