CN103614721A - 一种专用于连续波光纤激光熔覆的合金粉末 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种专用于连续波光纤激光熔覆的合金粉末，按其重量百分比计，含有13-16%碳化硅，2-5%锑，4-5%硼，3-5%氟化钙，余量为钴。该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

一种专用于连续波光纤激光熔覆的合金粉末

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二氧化碳激光器的金属合金粉末。由于两种激光的波长不同，二氧化碳激光器所用合金粉末直接用于连续波光纤激光熔覆后，熔覆层容易出现裂纹、缩松、缩孔、气孔等缺陷，例如绝大多数自熔合金粉末中硼和硅的含量较高，使激光熔覆过程中的一些夹杂如硼硅酸盐无法顺利从快速凝固的熔池内浮出，导致激光熔覆层开裂敏感性大，激光熔覆层硬度高时开裂现象尤为明显。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合金粉末，该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合金粉末，按其重量百分比计，含有13-16%碳化硅，2-6%锑，4-8%硼，2-5%氟化钙，余量为钴。

专用于连续波光纤激光熔覆的合金粉末的优选配比为，包含15%碳化钙，4%锑，5%硼，3%氟化钙，余量为钴。

本发明所述的金属合金粉末中的各种成分的作用：

钴（Co）元素：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。

碳化硅（SiC）：作为添加材料，碳化硅具有较高的硬度和耐磨性，可以提高熔覆层金属的硬度和耐磨性。

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。

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。

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。

本发明的有益效果为：本发明所述的钴基金属合金粉末，在连续波光纤激光熔覆中，激光熔池中央部分虽然温度较高，但热导性能好，可以迅速向熔池四边传热；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65g碳化硅，10g锑，20g硼，10g氟化钙，余量为钴，共称取500g样品，经制样后得到200-300目的钴基金属合金粉末。

实施例2

将按重量百分比为80g碳化硅，30g锑，40g硼，25g氟化钙，余量为钴的比例称取500g样品，经制样后得到200-300目的钴基金属合金粉末。

实施例3

将按重量百分比为75g碳化钙，20g锑，25g硼，15g氟化钙，余量为钴，共称取500g样品，经制样后得到200-300目的钴基金属合金粉末。

由实施例3配制得到的钴基金属合金粉末，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)

1.一种专用于连续波光纤激光熔覆的合金粉末，按其重量百分比计，含有13-16%碳化硅，2-6%锑，4-8%硼，2-5%氟化钙，余量为钴。

2.如权力要求1所述的专用于连续波光纤激光熔覆的合金粉末，其特征在于：包含15%碳化钙，4%锑，5%硼，3%氟化钙，余量为钴。