技術(shù)背景

本發(fā)明涉及一種904l不銹鋼的激光熔覆增強(qiáng)劑及熔覆方法，屬于冶金技術(shù)類領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

904l奧氏體超級(jí)不銹鋼與傳統(tǒng)304不銹鋼相比，其ni、cr含量分別高達(dá)25wt.％和20wt.％，mo含量也高達(dá)5wt.％左右，增強(qiáng)了其抗腐蝕的能力，但強(qiáng)硬度并無(wú)顯著差異。由于具有優(yōu)良的耐蝕性能，904l奧氏體超級(jí)不銹鋼大量服役于硫酸、磷酸等強(qiáng)酸性工況條件下的儀器設(shè)備，如石化設(shè)備中的反應(yīng)器、發(fā)電廠中的脫硫裝置等。然而，在服役過(guò)程中，904l不銹鋼設(shè)備通常與酸性溶液之間相互作用，造成沖蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，且該材料硬度(hv～200)較低，易造成材料的嚴(yán)重?fù)p失直至失效。由于此類不銹鋼不僅供貨周期長(zhǎng)，而且材料內(nèi)部合金成分較高，從而導(dǎo)致了較高的成本與設(shè)備更換費(fèi)用。因此，如何提高904l不銹鋼的修復(fù)率及再利用率已成為相關(guān)行業(yè)關(guān)注的重要難題和熱點(diǎn)。抑制沖蝕或許是解決該類難題的有效途徑。本發(fā)明開(kāi)發(fā)的激光熔覆涂層材料能有效的解決904l不銹鋼在酸性條件下服役過(guò)程中的沖蝕失效問(wèn)題，有效地提高了904l不銹鋼的修復(fù)率及再利用率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種904l不銹鋼的激光熔覆增強(qiáng)劑及熔覆方法。本發(fā)明所選用合金粉末材料流動(dòng)性較好，并添加了大量強(qiáng)耐蝕性元素cr等，可用于硫酸等強(qiáng)酸性環(huán)境下904l不銹鋼制品的激光熔覆及修復(fù)，增強(qiáng)904l不銹鋼的耐磨性和耐腐蝕性；所用的激光熔覆方法可使合金涂層組織均勻致密，無(wú)微裂紋或孔洞產(chǎn)生，涂層與基材結(jié)合良好。

本發(fā)明技術(shù)方案：一種904l不銹鋼的激光熔覆增強(qiáng)劑，由co、cr、fe、ni、ti的金屬粉末組成，其中按質(zhì)量份計(jì)，包括有：cr28～40份、fe13～22份、ni10～20份、co11～21份、和ti3～10份。

前述的904l不銹鋼的激光熔覆增強(qiáng)劑，所述增強(qiáng)劑按質(zhì)量份計(jì)，包括有：cr32～36份、fe16～19份、ni14～16份、co15～17份、和ti5～8份。

前述的904l不銹鋼的激光熔覆增強(qiáng)劑，所述增強(qiáng)劑按質(zhì)量份計(jì)，包括有：cr34份、fe18份、ni15份、co16份、和ti7份。

前述的904l不銹鋼的激光熔覆增強(qiáng)劑，所述co、cr、fe、ni、ti的金屬粉末，其純度均大于99.6％。

前述的904l不銹鋼的激光熔覆增強(qiáng)劑，所述co、cr、fe、ni、ti的金屬粉末的粒度為150～250目，其制備方法是按配方中的質(zhì)量份稱取各金屬粉末，混合后研磨使之充分混合即可。

前述的904l不銹鋼的激光熔覆增強(qiáng)劑，研磨的時(shí)間為2～5小時(shí)。

一種利用前述的904l不銹鋼的激光熔覆增強(qiáng)劑進(jìn)行熔覆的方法，是將制得的增強(qiáng)劑置于需要熔覆的904l奧氏體超級(jí)不銹鋼制品表面或待需修復(fù)部位，在光纖激光器激光輸出功率p＝1.6～2.2kw，掃描速度v＝6～9mm/s，光斑尺寸d＝4～7mm的工藝參數(shù)下，進(jìn)行激光熔覆工作。

前述的利用904l不銹鋼的激光熔覆增強(qiáng)劑進(jìn)行熔覆的方法，所述光纖激光器激光輸出功率p＝2.0kw，掃描速度v＝7mm/s，光斑尺寸d＝6mm，搭接率為40％。

本發(fā)明的有益效果：

1、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明所用熔覆材料是目前備受關(guān)注的高熵合金體系。高熵合金是一種由五組或以上主元按等原子比或近等原子比所構(gòu)成的不同于傳統(tǒng)合金的新型合金體系，并且擁有優(yōu)良強(qiáng)硬度，強(qiáng)耐磨及耐蝕性能。因此，將該材料制成激光熔覆涂層應(yīng)用于904l不銹鋼表面可有效地提高基材在硫酸等強(qiáng)酸環(huán)境下的使用壽命。

2、本發(fā)明所研發(fā)的高熵合金粉末流動(dòng)性較好，并添加了多種耐蝕元素cr、ni、co等。同時(shí)，合金中添加了強(qiáng)化元素ti，在熔覆過(guò)程中起到增強(qiáng)材料涂層整體硬度和耐蝕性的作用，適用于酸性環(huán)境下服役的904l不銹鋼制品的防護(hù)及激光修復(fù)。

3、經(jīng)過(guò)仔細(xì)調(diào)查和研究，本發(fā)明研發(fā)的高熵合金粉末經(jīng)激光熔覆之后，涂層內(nèi)部無(wú)裂紋孔洞等宏觀缺陷，開(kāi)裂敏感性也大大降低。

試驗(yàn)例

為了進(jìn)一步闡述本發(fā)明所具有的有益效果，發(fā)明人做了以下相關(guān)實(shí)驗(yàn)：

試驗(yàn)例1、涂層的硬度及耐磨性能

對(duì)本發(fā)明所制備的激光熔覆涂層進(jìn)行硬度測(cè)試及摩擦磨損實(shí)驗(yàn)。

圖1為涂層和基材的平均硬度圖。圖中，本發(fā)明涂層的硬度是904l基材的兩倍以上。

圖2為涂層和基材的磨損量圖。圖中，涂層的磨損量遠(yuǎn)小于904l不銹鋼基材。

試驗(yàn)例2、材料的耐蝕性

對(duì)本發(fā)明制備的激光熔覆涂層與基材進(jìn)行電化學(xué)極化曲線測(cè)試，圖3為所得結(jié)果。由圖可見(jiàn)，涂層的自腐蝕電流密度與904l基材相比，下降了2-3個(gè)數(shù)量級(jí)。

綜合分析可得，涂層的硬度為413hv，磨損量為2.89mg/min與良好的耐蝕性有著相互協(xié)調(diào)的配合。

附圖說(shuō)明

附圖1涂層和基材的平均硬度圖；

附圖2涂層和基材的磨損量圖；

附圖3涂層與基材的電化學(xué)極化曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限制依據(jù)。

實(shí)施例1:

一種904l不銹鋼的激光熔覆增強(qiáng)劑及熔覆方法，所述激光熔覆劑由co、cr、fe、ni、ti的金屬粉末組成，其中按質(zhì)量份計(jì)，包括有：cr34份、fe18份、ni15份、co16份、和ti7份。

所述co、cr、fe、ni、ti的金屬粉末，其純度均大于99.6％。

所述co、cr、fe、ni、ti的金屬粉末的粒度為180-220目，其制備方法是按配方中的質(zhì)量份稱取各金屬粉末，混合后研磨使之充分混合即可。

研磨的時(shí)間為3.5小時(shí)。

利用上述904l不銹鋼的激光熔覆增強(qiáng)劑進(jìn)行熔覆的方法，是將制得的增強(qiáng)劑置于需要熔覆的904l奧氏體超級(jí)不銹鋼制品表面或待需修復(fù)部位，在光纖激光器激光輸出功率p＝2.0kw，掃描速度v＝7mm/s，光斑尺寸d＝6mm，搭接率為40％的參數(shù)下進(jìn)行熔覆工作。

實(shí)施例2:

一種904l不銹鋼的激光熔覆增強(qiáng)劑及熔覆方法，所述激光熔覆劑由co、cr、fe、ni、ti的金屬粉末組成，其中按質(zhì)量份計(jì)，包括有：cr28份、fe13份、ni10份、co11份、和ti3份。

所述co、cr、fe、ni、ti的金屬粉末，其純度均大于99.6％。

所述co、cr、fe、ni、ti的金屬粉末的粒度為150-180目，其制備方法是按配方中的質(zhì)量份稱取各金屬粉末，混合后研磨使之充分混合即可。

研磨的時(shí)間為2小時(shí)。

利用上述904l不銹鋼的激光熔覆增強(qiáng)劑進(jìn)行熔覆的方法，是將制得的增強(qiáng)劑置于需要熔覆的904l奧氏體超級(jí)不銹鋼制品表面或待需修復(fù)部位，在光纖激光器激光輸出功率p＝1.6kw，掃描速度v＝6mm/s，光斑尺寸d＝4mm的工藝參數(shù)下，進(jìn)行激光熔覆工作。

實(shí)施例3:

一種904l不銹鋼的激光熔覆增強(qiáng)劑及熔覆方法，所述激光熔覆劑由co、cr、fe、ni、ti的金屬粉末組成，其中按質(zhì)量份計(jì)，包括有：cr40份、fe22份、ni20份、co21份、和ti10份。

所述co、cr、fe、ni、ti的金屬粉末，其純度均大于99.6％。

所述co、cr、fe、ni、ti的金屬粉末的粒度為220～250目，其制備方法是按配方中的質(zhì)量份稱取各金屬粉末，混合后研磨使之充分混合即可。

研磨的時(shí)間為5小時(shí)。

利用上述904l不銹鋼的激光熔覆增強(qiáng)劑進(jìn)行熔覆的方法，是將制得的增強(qiáng)劑置于需要熔覆的904l奧氏體超級(jí)不銹鋼制品表面或待需修復(fù)部位，在光纖激光器激光輸出功率p＝2.2kw，掃描速度v＝9mm/s，光斑尺寸d＝7mm的工藝參數(shù)下，進(jìn)行激光熔覆工作。