CN103305829A - 专用于丝杠表面激光熔覆的镍基金属陶瓷合金粉末 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种专用于丝杠表面激光熔覆的镍基金属陶瓷合金粉末，按重量百分比计，11-13%碳化钛，0.2-0.3%碳，4-8%氟化钙，5-7%氮化硅，1-4%硼，15-21%钼，3-5%铁，0.7-1%锰，余量为镍。该镍基金属陶瓷合金粉末专用于丝杠的激光熔覆，提高丝杠表面金属组织致密性，从而提高丝杠的韧性，强度，耐磨性。

Description

专用于丝杠表面激光熔覆的镍基金属陶瓷合金粉末

技术领域

本发明涉及一种合金粉末，特别是指一种专用于丝杠表面激光熔覆的镍基金属陶瓷合金粉末。

背景技术

激光具有高亮度、高方向性、高单色性、高相干性的特点，现在正被越来越多的领域所使用，其中激光熔覆就是表面处理技术中的一种。概括的说，激光熔覆的原理就是利用高能激光束照射至金属材料表面，使基材表面迅速融化，液态的金属形成一个小规模的熔池，同时填注新的粉末材料，在这个熔池中，原本的金属材料与被添加的粉末相互混合，形成一层新的液态金属层。待激光光束扫描以后，液态金属层迅速冷却由此在金属表面形成一层固态的熔覆层。丝杆是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想产品，丝杠工作时经常受到摩擦力的作用，特别是一旦在滚道上落入脏物，或使用肮脏的润滑油，不仅会妨碍滚珠的正常运转，而且使磨损急剧增加，丝杠的强度和韧性直接影响了丝杠的直线度，进而影响丝杠的动力传递的准确性。而为了使丝杠的机械性能满足要求，一般整个丝杠均由价格昂贵机械性能好的材质制成，这样极大提高了丝杠的成本。而目前并没有专用于丝杠激光熔覆的金属粉末，而用其它普通金属粉末对丝杠进行激光熔覆时，金属粉末与丝杠基材之间的融合度差，造成裂纹、缩松、缩孔、气孔等一系列缺陷，并且机械性能上也存在一定差距。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种专用于丝杠表面激光熔覆的镍基金属陶瓷合金粉末，该镍基金属陶瓷合金粉末专用于丝杠的激光熔覆，提高丝杠表面金属组织致密性，从而提高丝杠的韧性，强度，耐磨性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：专用于丝杠表面激光熔覆的镍基金属陶瓷合金粉末，按重量百分比计，包含11-13%的碳化钛，0.2-0.3%的碳，4-8%的氟化钙，5-7%的氮化硅，1-4%的硼，15-21%的钼，3-5%的铁，0.7-1%的锰，余量为镍。

其中，专用于丝杠表面激光熔覆的镍基金属陶瓷合金粉末优选配比包含12%碳化钛，0.3%碳，4%氟化钙，5%氮化硅，4%硼，21%钼，5%铁，0.7%锰，余量为镍。

本发明中的镍基金属陶瓷合金粉末中各成分的作用如下：

碳化钛（TiC）：在激光熔覆过程中不熔化，在对丝杠激光熔覆时镍基金属陶瓷合金粉末从激光头的喷粉孔均匀喷出，TiC均匀分布在熔池中，作为强化微粒存在于熔覆层中，极大地增强了熔覆层的硬度。

碳（C）：属于非金属元素，碳含量越高，硬度就越高，耐磨性能就越好，屈服点和抗拉强度升高，但是其韧性、塑性、冲击性和抗腐蚀性能会随着碳含量的增加而降低，因此该金属陶瓷合金粉末中C含量的选择确保丝杠满足耐磨性的同时，尽可能的兼顾韧性和抗腐蚀性。

氟化钙(CaF₂)：作为添加材料，用于减少熔覆层凝固时的内应力，防止凝固后出现热裂纹、缩孔、缩松等缺陷，提高金属内部组织的致密性。

氮化硅(SiN₄)：作为除碳化钛(TiC)之外的第二种陶瓷颗粒存在，在熔覆过程中不熔化，但对激光的热吸收率大，可加速分散热量，并作为低硬度金属元素与超高硬度陶瓷颗粒的缓和，增强抗蠕变性，抗氧化性，提高耐腐蚀性。

硼（B）：具有晶界强化作用，可以提高熔覆层的硬度，强度，能提高钢的淬透性，促使钢的正火态组织由珠光体向贝氏体转变。

钼（Mo）：作为一种稀土元素添加剂，促进晶粒细化，提高熔覆层的组织均匀性，从而改善熔覆层的磨损性能。

铁（Fe）：与丝杠基体的材料相同，增加液态金属与基体的亲和性，提高熔覆层冶金结合的强度，使该金属陶瓷合金粉末在与丝杠表面充分均匀融合。

锰（Mn）：强烈提高钢的淬透性，对铁素体和奥氏体均能起到较大的固溶强化作用，使得钢材具备较高的强度与硬度，Mn过高会使得钢材具有明显的回火脆性，Mn促使奥氏体长大，使钢对过热较敏感。

镍（Ni）：通过增加熔覆层中的残余奥氏体，提高熔覆层的塑性和韧性。通过降低熔覆层的热膨胀系数，减少残余应力，消除应力集中，从而消除裂纹与缩松。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该镍基金属陶瓷合金粉末专门用于丝杠表面的激光熔覆，可与丝杠基材充分融合，各成分均匀分布于熔覆层中，针对丝杠的工作环境恶劣的情况，采用超高硬度陶瓷颗粒以提高丝杠表面的硬度，另外再选择一些微量元素以提高丝杠耐磨性、强度，同时也确保丝杠具有足够的韧性，从而使丝杠可适应各种恶劣的工作环境，延长使用寿命。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

将包含110g碳化钛，2g碳，80g氟化钙，50g氮化硅，10g硼，150g钼，30g铁，7g锰，561g镍充分混合，得到100-200目的镍基金属陶瓷合金粉末。

实施例2

将130g碳化钛，3g碳，60g氟化钙，70g氮化硅，30g硼，200g钼，40g铁，10g锰，457g镍充分混合，得到100-200目的镍基金属陶瓷合金粉末。

实施例3

将120g碳化钛，3g碳，40g氟化钙，50g氮化硅，40g硼，210g钼，50g铁，7g锰，480g镍充分混合，得到100-200目的镍基金属陶瓷合金粉末。

将该实施例3中混合好的金属合金粉末由激光头的喷粉孔均匀喷出，金属陶瓷合金粉末的送粉方向与激光光束同轴，激光的激光波长为1.06μm，输出功率为4000W，运行速度为2m/min，单道宽度为2mm。经过激光熔覆得到的丝杠进行机械检测得到以下数据：（下表中的距离是以熔覆层的最下表面为基平面，基平面以上为正，基平面以下为负）

任何技术人员在本发明披露的技术范围之内，根据本发明的技术方案和发明构思加以等同替换或改变的技术方案都应该落入本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.专用于丝杠表面激光熔覆的镍基金属陶瓷合金粉末，按重量百分比计，包含11-13%碳化钛，0.2-0.3%碳，4-8%氟化钙，5-7%氮化硅，1-4%硼，15-21%钼，3-5%铁，0.7-1%锰，余量为镍。

2.如权利要求1所述的专用于丝杠表面激光熔覆的镍基金属陶瓷合金粉末，其特征在于：包含12%碳化钛，0.3%碳，4%氟化钙，5%氮化硅，4%硼，21%钼，5%铁，0.7%锰，余量为镍。