CN104593770A - 一种在蠕墨铸铁表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法 - Google Patents
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Abstract
一种在蠕墨铸铁表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法。其包括以下步骤：选取蠕墨铸铁作为熔覆的基体，将其表面打磨光洁并清洗干净；使用烘干机来烘干钴基合金粉末；采用预置粉的方式将烘干后的钴基合金粉末均匀铺在基体表面；使用高功率半导体激光器对上述预置粉进行激光辐照，以使预置粉与基体表层同时熔化，从而在基体表面形成一层钴基合金涂层等步骤。本发明优点：涂层硬度较高，在高温的工作环境下，具有良好的耐磨性和耐腐蚀性；涂层内部没有夹渣或气泡，熔覆层与基体结合度高；所选用钴基合金粉末中碳、铬和钨的含量较高，具有良好的耐热、耐腐蚀、高红硬性等优点。
Description
技术领域
本发明属于激光熔覆技术领域，特别是涉及一种在蠕墨铸铁表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法。
背景技术
蠕墨铸铁是近几十年发展出来的一种新型铸铁材料，是将液态铁水经过变质处理和孕育处理后得到的一种铸铁。蠕墨铸铁的显微组织由金属基体和蠕虫状石墨组成。由于其具有良好的导热性、铸造性和可切削加工性，因此主要用作一些经受热循环载荷的铸铁件，比如钢锭模、玻璃模、汽车发动机、排气管、刹车件等。
但在实际生产和使用过程中，铸铁件表面很容易因为磨损和腐蚀而影响其使用寿命。在铸铁件表面增加一层合金涂层可以很好地增强其表面的抗磨损和抗腐蚀能力，同时可以用来修复受损的表面。而激光熔覆技术可以很好地实现这一目的。激光熔覆技术是上世纪70年代随着大功率激光器发展而兴起的一种新的表面改性技术，其主要是利用高能激光束，将涂覆在基体表面的待熔覆粉末与基体材料的表面快速熔化并凝固，由此达到优化基体表面性能的目的。相比于其他热表面涂层技术，激光熔覆技术具有熔覆层质量好、与基体结合度高、热影响区域小、节省原材料等优点，是目前相关研究的热点。常用于激光熔覆的合金粉末有铁基、镍基和钴基等，而在高温的工作环境中，钴基合金以其良好的耐腐蚀和耐磨损能力受到了广泛的青睐。因此，在应用于经受热循环载荷的铸铁件表面激光熔覆一层钴基合金，可以在一定程度上延长铸铁件的使用寿命。
现有修复失效的铸铁件的方法有铸工胶水、焊补等，但均存在结合度不高、内部容易产生气孔和夹渣等缺点，而激光熔覆可以很好地解决这些问题，同时，过程可以实现数字化控制，加工精度高。但目前，在铸铁件表面进行激光熔覆的研究相对较少，尤其是在蠕墨铸铁上激光熔覆钴基合金的研究更少，因此，找到一种适当的在蠕墨铸铁表面激光熔覆钴基合金粉末的方法比较重要。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种涂层与基体结合度高，涂层内部没有气孔和夹渣的在蠕墨铸铁表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法。
为了达到上述目的，本发明提供在蠕墨铸铁表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤一：选取蠕墨铸铁作为熔覆的基体，将其表面打磨光洁并清洗干净；
步骤二：使用烘干机来烘干钴基合金粉末；
步骤三：采用预置粉的方式将上述烘干后的钴基合金粉末均匀铺在基体表面；
步骤四：使用高功率半导体激光器对上述预置粉进行激光辐照，以使预置粉与基体表层同时熔化，从而在基体表面形成一层钴基合金涂层。
在步骤二中，所述的钴基合金粉末由C、Si、Cr、W、Co元素组成，含量分别为C≤1％、Si≤0.8％、Cr≤30％、W≤12％，余量为Co。
在步骤二中，所述的钴基合金粉末的粒度为73～200μm。
在步骤二中，所述的烘干温度为120℃，烘干时间为2小时。
在步骤一中，所述的基体表面用600目砂纸进行打磨，用异丙酮溶液进行清洗。
在步骤三中，所述的预置粉厚度为1.5m。
在步骤四中，所述的高功率半导体激光器的输出功率为3000W，所选用的光斑宽度为12mm×2mm，焦距为510mm，扫描速度为5—17mm/s，保护气体为氩气。
本发明提供的在蠕墨铸铁表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法具有以下优点：
1、激光熔覆得到的钴基合金涂层硬度较高，在高温的工作环境下，具有良好的耐磨性和耐腐蚀性；
2、在蠕墨铸铁表面得到的钴基合金涂层内部没有夹渣或气泡，熔覆层与基体结合度高；
3、所选用钴基合金粉末中碳、铬和钨的含量较高，具有良好的耐热、耐腐蚀、高红硬性等优点。
附图说明
图1是实施例一提供的熔覆层整体形貌图；
图2是实施例二提供的熔覆层整体形貌图；
图3是实施例三提供的熔覆层整体形貌图；
图4是实施例四提供的熔覆层整体形貌图；
图5是实施例五提供的熔覆层整体形貌图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的在蠕墨铸铁表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法进行详细说明。
实施例一：
(1)选取蠕墨铸铁作为熔覆的基体，用600目砂纸将其表面打磨光洁，再用脱脂棉沾取异丙酮溶液清洗干净；
(2)使用烘干机来烘干钴基合金粉末，烘干温度120℃，烘干时间为2小时；
(3)采用预置粉的方式将上述烘干后的钴基合金粉末均匀地铺在基体表面，预置粉厚度为1.5mm；
(4)使用高功率半导体激光器对上述预置粉进行激光辐照，激光器的输出功率为3000W，所选用的光斑宽度为12mm×2mm，焦距为510mm，扫描速度为5mm/s，保护气体为氩气，以使预置粉与基体表层同时熔化，从而在基体表面形成一层如图1所示的钴基合金涂层。
实施例二：
(1)选取蠕墨铸铁作为熔覆的基体，用600目砂纸将其表面打磨光洁，再用脱脂棉沾取异丙酮溶液清洗干净；
(2)使用烘干机来烘干钴基合金粉末，烘干温度120℃，烘干时间为2小时；
(3)采用预置粉的方式将上述烘干后的钴基合金粉末均匀地铺在基体表面，预置粉厚度为1.5mm；
(4)使用高功率半导体激光器对上述预置粉进行激光辐照，激光器的输出功率为3000W，所选用的光斑宽度为12mm×2mm，焦距为510mm，扫描速度为8mm/s，保护气体为氩气，以使预置粉与基体表层同时熔化，从而在基体表面形成一层如图2所示的钴基合金涂层。
实施例三：
(1)选取蠕墨铸铁作为熔覆的基体，用600目砂纸将其表面打磨光洁，再用脱脂棉沾取异丙酮溶液清洗干净；
(2)使用烘干机来烘干钴基合金粉末，烘干温度120℃，烘干时间为2小时；
(3)采用预置粉的方式将上述烘干后的钴基合金粉末均匀地铺在基体表面，预置粉厚度为1.5mm；
(4)使用高功率半导体激光器对上述预置粉进行激光辐照，激光器的输出功率为3000W，所选用的光斑宽度为12mm×2mm，焦距为510mm，扫描速度为11mm/s，保护气体为氩气，以使预置粉与基体表层同时熔化，从而在基体表面形成一层如图3所示的钴基合金涂层。
实施例四：
(1)选取蠕墨铸铁作为熔覆的基体，用600目砂纸将其表面打磨光洁，再用脱脂棉沾取异丙酮溶液清洗干净；
(2)使用烘干机来烘干钴基合金粉末，烘干温度120℃，烘干时间为2小时；
(3)采用预置粉的方式将上述烘干后的钴基合金粉末均匀地铺在基体表面，预置粉厚度为1.5mm；
(4)使用高功率半导体激光器对上述预置粉进行激光辐照，激光器的输出功率为3000W，所选用的光斑宽度为12mm×2mm，焦距为510mm，扫描速度为14mm/s，保护气体为氩气，以使预置粉与基体表层同时熔化，从而在基体表面形成一层如图4所示的钴基合金涂层。
实施例五：
(1)选取蠕墨铸铁作为熔覆的基体，用600目砂纸将其表面打磨光洁，再用脱脂棉沾取异丙酮溶液清洗干净；
(2)使用烘干机来烘干钴基合金粉末，烘干温度120℃，烘干时间为2小时；
(3)采用预置粉的方式将上述烘干后的钴基合金粉末均匀地铺在基体表面，预置粉厚度为1.5mm；
(4)使用高功率半导体激光器对上述预置粉进行激光辐照，激光器的输出功率为3000W，所选用的光斑宽度为12mm×2mm，焦距为510mm，扫描速度为17mm/s，保护气体为氩气，以使预置粉与基体表层同时熔化，从而在基体表面形成一层如图5所示的钴基合金涂层。
Claims (7)
1.一种在蠕墨铸铁表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法，其特征在于，所述的激光熔覆方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤一：选取蠕墨铸铁作为熔覆的基体，将其表面打磨光洁并清洗干净；
步骤二：使用烘干机来烘干钴基合金粉末；
步骤三：采用预置粉的方式将上述烘干后的钴基合金粉末均匀铺在基体表面；
步骤四：使用高功率半导体激光器对上述预置粉进行激光辐照，以使预置粉与基体表层同时熔化，从而在基体表面形成一层钴基合金涂层。
2.根据权利要求1所述的在蠕墨铸铁表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法，其特征在于：在步骤二中，所述的钴基合金粉末由C、Si、Cr、W、Co元素组成，含量分别为C≤1％、Si≤0.8％、Cr≤30％、W≤12％，余量为Co。
3.根据权利要求1所述的在蠕墨铸铁表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法，其特征在于：在步骤二中，所述的钴基合金粉末的粒度为73～200μm。
4.根据权利要求1所述的在蠕墨铸铁表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法，其特征在于：在步骤二中，所述的烘干温度为120℃，烘干时间为2小时。
5.根据权利要求1所述的在蠕墨铸铁表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法，其特征在于：在步骤一中，所述的基体表面用600目砂纸进行打磨，用异丙酮溶液进行清洗。
6.根据权利要求1所述的在蠕墨铸铁表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法，其特征在于：在步骤三中，所述的预置粉厚度为1.5m。
7.根据权利要求1所述的在蠕墨铸铁表面制备钴基合金涂层的激光熔覆方法，其特征在于：在步骤四中，所述的高功率半导体激光器的输出功率为3000W，所选用的光斑宽度为12mm×2mm，焦距为510mm，扫描速度为5—17mm/s，保护气体为氩气。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150506 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |