CN103602856A - 专用于连续波光纤激光熔覆的镍基合金粉末 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种专用于连续波光纤激光熔覆的镍基合金粉末，按其重量百分比计，含有8-12%二氧化硅，2-5%锑，3-5%氧化铝，3-5%氧化镧，5-8％硼，1-2%锰，余量为镍。该镍基合金粉末专用于连续波光纤激光器的熔覆过程，可在基材的工模具表面形成一层组织致密，无气孔、裂纹、缩孔等缺陷，具有高硬度、高韧性、高耐腐蚀性的金属熔覆层。并且工艺简单、环保，无需预先热处理和事后热处理。

Description

专用于连续波光纤激光熔覆的镍基合金粉末
技术领域
本发明涉及到一种合金粉末，尤其是一种专用于连续波光纤激光熔覆的镍基合金粉末。
背景技术
激光熔覆的原理就是利用高能激光束照射金属材料，使得其表面形成激光熔池,同时填注新的添加材料，待激光扫过之后一并冷却，由此在金属表面形成一层新的熔覆层。
然而，目前国内市场上几乎没有连续波光纤激光熔覆专用的金属粉末，通常所使用的合金粉末大多为专用于热喷涂的自熔合金粉末。如果将原本适用于热喷涂的自熔合金粉末直接用于光纤激光熔覆，由于能量源发生了巨大变化，合金粉末被热辐射、热传导的物理过程随着发生极大的改变，往往因为传热与熔融不均匀，造成裂纹、缩松、缩孔、气孔等一系列不良后果。因此，很多原本适用于热喷涂的自熔合金粉末不能直接用于光激光熔覆。因此，有必要研制出一种专门用于连续波光纤激光熔覆的金属合金粉末。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种专用于连续波光纤激光熔覆的镍基合金粉末，该镍基合金粉末专用于连续波光纤激光器的熔覆过程，可在基材表面形成一层组织致密，无气孔、裂纹、缩孔等缺陷，具有高硬度、高韧性、高耐腐蚀性的金属熔覆层。并且工艺简单、环保，无需预先热处理和事后热处理。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：专用于连续波光纤激光熔覆的镍基合金粉末，按其重量百分比计，含有8-12%二氧化硅，2-5%锑，3-5%氧化铝，3-5%氧化镧，5-8％硼，1-2%锰，余量为镍。
专用于连续波光纤激光熔覆的镍基合金粉末的优选配比为，包含10%二氧化硅，4%锑，3%氧化铝，3%氧化镧，6％硼，2%锰，余量为镍。
本发明所述的金属合金粉末中的各种成分的作用：
镍（Ni）：作为合金粉末的骨料，在熔覆时彻底熔融，与熔融状态的金属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匀分布后凝固成熔覆层；镍具有较强的耐腐蚀性，粉末中添加镍可以提高其抗拉强度，并且由于镍具有非常小的热膨胀系数，所以可以降低热裂纹的产生。
二氧化硅（SiO2）：作为添加材料，可以提高材料对激光的吸收率，使得在较低的能量下就可以进行熔覆，提高了工作效率，减少成本。
锑（Sb）：熔点低，可用于降低合金粉末的熔点，从而可以减少能量输出。
氧化铝（Al2O3）：线膨胀系数较低，可降低粉末的热胀系数，降低开裂敏感性，提高延续波激光吸收率。
氧化镧（La2O3）：能够起到细化晶粒的作用，从而生成均匀、致密的组织，提高熔覆材料的结构强度，并减少裂纹的产生。
硼（B）：在合金粉末中起自行脱氧和造渣的作用，可以与进入熔池的氧元素优先形成硼酸盐，覆盖于熔池表面，防止液态金属过度氧化，还能降低合金的熔点，改善熔体对基体金属的润湿能力，对合金的流动性及表面张力产生有利的影响。
锰（Mn）：在合金粉末中起自行脱氧和造渣的作用，可以与进入熔池的氧元素优先形成硼酸盐，覆盖于熔池表面，防止液态金属过度氧化。
本发明的有益效果为：本发明所述的镍基金属合金粉末，在连续波光纤激光熔覆中，对光纤激光具有较好的热吸收率；液态金属对基材的润湿能力较强，最后形成的熔覆层结构致密，无裂纹、缩孔、缩松、气孔等缺陷，具有高硬度、高塑韧性、高耐腐蚀性等优异的金属学性能；工艺简单，无需预先热处理及事后热处理。
具体实施例
下面通过实施例详细描述本发明所述的具体实施方案。
实施例一：
将按重量百分比为8%二氧化硅，2%锑，3%氧化铝，3%氧化镧，5％硼，1%锰，余量为镍，共称取500g样品，经制样后得到200-300目的镍基金属合金粉末。
实施例2
将按重量百分比为12%二氧化硅，5%锑，5%氧化铝，5%氧化镧，8％硼，2%锰，余量为镍的比例称取500g样品，经制样后得到200-300目的镍基金属合金粉末。
实施例3
将按重量百分比为10%二氧化硅，4%锑，3%氧化铝，3%氧化镧，6％硼，2%锰，余量为镍，共称取500g样品，经制样后得到200-300目的镍基金属合金粉末。
由实施例3配制得到的镍基金属合金粉末，在2000W连续波光纤激光功率，光斑尺寸10mm2，扫描速度15mm/s，送粉速率20g/min等工艺条件下，对基材为45号钢的工件表面进行激光熔覆处理，室温下，检测结果如下表所示：

Claims (2)

1.专用于连续波光纤激光熔覆的镍基合金粉末，按其重量百分比计，含有8-12%二氧化硅，2-5%锑，3-5%氧化铝，3-5%氧化镧，5-8％硼，1-2%锰，余量为镍。 
2.如权利要求1所述的专用于连续波光纤激光熔覆的镍基合金粉末，其特征在于：包含10%二氧化硅，4%锑，3%氧化铝，3%氧化镧，6％硼，2%锰，余量为镍。 
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