CN106031948A

CN106031948A - 一种激光熔覆粉末及制备方法

Info

Publication number: CN106031948A
Application number: CN201510104785.1A
Authority: CN
Inventors: 刘爽; 徐国建; 石磊
Original assignee: Nanjing Zhongke Raycham Laser Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Zhongke Raycham Laser Technology Co Ltd
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2016-10-19

Abstract

本发明公开了一种激光熔覆粉末及制备方法，其中激光熔覆粉末由WC粉末、镍基粉末以及Ti粉末配比而成，其中WC粉末的含量为30-60%， Ti粉末的含量为0.1%，余量为镍基粉末。所述镍基粉末包裹在所述WC粉末的外围，所述的Ti粉末位于所述镍基粉末和WC粉末之间。所述镍基粉末为JN.Ni25。本发明以WC为基体，并在Ni包WC材料之间加入一种活性材料Ti，用于激光熔覆领域，成型好的样件具有高硬度，高强度，提高零件的性能，重要的是Ti可以降低裂纹产生的危险，能够满足实际应用需要。

Description

一种激光熔覆粉末及制备方法

技术领域

本发明专利属于金属粉末领域，具体地说是一种高强镍包WC激光熔覆专用粉末。

背景技术

激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。

与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点，因此激光熔覆技术应用前景十分广阔。

从当前激光熔覆的应用情况来看，其主要应用于两个方面：一，对材料的表面改性，如燃汽轮机叶片，轧辊，齿轮等；二，对产品的表面修复，如转子，模具等。有关资料表明，修复后的部件强度可达到原强度的90%以上，其修复费用不到重置价格的1/5，更重要的是缩短了维修时间，解决了大型企业重大成套设备连续可靠运行所必须解决的转动部件快速抢修难题。另外，对关键部件表面通过激光熔覆超耐磨抗蚀合金，可以在零部件表面不变形的情况下大大提高零部件的使用寿命；对模具表面进行激光熔覆处理，不仅提高模具强度，还可以降低2/3的制造成本，缩短4/5的制造周期。

熔覆材料：目前应用广泛的激光熔覆材料主要有：镍基、钴基、铁基合金、碳化钨复合材料。其中，又以镍基材料应用最多，与钴基材料相比，其价格便宜。

目前国内外用于激光熔覆的镍WC混合粉末，在进激光熔覆时，会出现大量裂纹或龟裂等裂纹，即使镍包WC也会出现裂纹，大大影响工艺质量，这是镍基WC混合粉末在激光熔覆中应用的最大问题，传统的激光熔覆是将镍基WC混合粉末直接配比然后进行激光熔覆。WC百分比小裂纹可以避免，当WC比例大时，裂纹不可避免，这样影响了镍基WC混合粉末在激光熔覆领域的应用。所以必须开发出新的系列产品镍包WC粉末，解决激光熔覆实际应用过程中产生的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，而提供一种激光熔覆粉末及制备方法，解决激光熔覆实际应用过程中产生的硬度低和裂纹的问题。

本发明是通过以下方式来实现的：

一种激光熔覆粉末，其特征在于：由WC粉末、镍基粉末以及Ti粉末配比而成，其中WC粉末的含量为30-60%， Ti粉末的含量为0.1%，余量为镍基粉末。

所述镍基粉末包裹在所述WC粉末的外围，所述的Ti粉末位于所述镍基粉末和WC粉末之间。

所述镍基粉末为JN.Ni25。

一种激光熔覆粉末的制备方法，其特征在于，所述激光熔覆粉末由WC粉末、镍基粉末以及Ti粉末配比而成，其中WC粉末的含量为30-60%， Ti粉末的含量为0.1%，余量为镍基粉末，方法为：用化学镀法将均匀混合的镍基粉末和Ti粉末镀在WC颗粒表面上,并利用固相烧结法将镍包WC粉成功地制成了块状烧结体，制成镍包WC粉末。

本发明激光熔覆粉末为一种高强镍包WC粉末，以WC为基体，并含有镍基粉末及Ti粉末。Ti 由于活性较高，在WC粉末和镍基粉末的界面处可以将Ni和WC进行良好的润湿，从而减少熔覆过程由于材料性能不匹配而产生的应力，降低了裂纹发生的危险，解决了WC粉末在进行激光熔覆实际应用时，易出现裂纹的问题。大大提高WC在激光熔覆领域的应用。

附图说明

图1是本发明粉末的结构示意图。

具体实施方式

实施例1、按照比例要求，取30%WC粉末、69.9%镍基粉末和0.1%Ti，将WC颗粒放在镍粉末中间，在Ni包WC材料之间加入活性材料Ti，用化学镀法将均匀混合的镍基粉末和Ti粉末镀在WC颗粒表面上,并利用固相烧结法将镍包WC粉成功地制成了块状烧结体，制成镍包WC粉末。

WC粉末其具有熔点高、硬度大、化学稳定性好和热稳定性好等优点。

其中镍基粉末为JN.Ni25，包有碳、硅、硼、铬、铁等元素，其中碳、硅、硼、铬、铁等元素成分比例请见表1。

表 1 JN.Ni25 粉末化学成分

C

Si

B

Cr

Fe

Ni

JN.Ni25C

≤0.1

3.0～4.0

1.0～2.0

5.0～10

≤4.0

余量

本发明激光熔覆粉末的制备方法，将WC颗粒1放在镍基粉末2中间，在Ni包WC材料之间加入活性材料Ti3，再通过物理压力和高温烧结，制成镍包WC粉末，如图1所示。通过此方式，使粉末具有镍基粉末和WC双重性能，此粉末不但具有WC的硬度高，强度高等优点，而且Ti 由于活性较高，在界面处可以将Ni和WC进行良好的润湿，从而减少熔覆过程由于材料性能不匹配而产生的应力，降低了裂纹发生的危险，解决了WC粉末在进行激光熔覆实际应用时，易出现裂纹的问题。大大提高WC在激光熔覆领域的应用。

制成镍包WC粉末后，采用6000W光纤激光器，对630-1不锈钢样件激光熔覆，最后得到厚为3mm，长80mm，宽40mm的熔覆层。工艺参数为：功率3000W，速度为10mm/s,光斑直径为3mm，经着色探伤检测，没有发现裂纹，硬度大约在55HRC-65HRC,强度在1500Mpa左右。

实施例2、按照比例要求，取60%WC粉末、39.9%镍基粉末和0.1%Ti，将WC颗粒放在镍粉末中间，在Ni包WC材料之间加入活性材料Ti，通过物理压力和高温烧结，制成镍包WC粉末。制成镍包WC粉末后，采用6000W光纤激光器，对无磁不锈钢球样件进行激光熔覆，最后得到直径为85mm的钢球，熔覆层厚度为2mm。工艺参数为：功率2000W,线速度为10mm/s,光斑直径为3.4mm，经着色探伤检测，没有发现裂纹，硬度在65-75HRC。

实施例3、按照比例要求，取50%WC粉末、49.9%镍基粉末和0.1%Ti，将WC颗粒放在镍粉末中间，在Ni包WC材料之间加入活性材料Ti，通过物理压力和高温烧结，制成镍包WC粉末。制成镍包WC粉末后，采用6000W光纤激光器，对501刀具样件进行激光熔覆，最后得到长为100mm，宽为60mm的熔覆层，熔覆层厚度为3mm。工艺参数：功率3000W,线速度为10mm/s,光斑直径为3.4mm，经着色探伤检测，没有发现裂纹，硬度在60-70HRC。

Claims

1.一种激光熔覆粉末，其特征在于：由WC粉末、镍基粉末以及Ti粉末配比而成，其中WC粉末的含量为30-60%， Ti粉末的含量为0.1%，余量为镍基粉末。

2.按权利要求1所述的激光熔覆粉末，其特征在于：所述的镍基粉末包裹在所述WC粉末的外围，所述的Ti粉末位于所述镍基粉末和WC粉末之间。

3. 按权利要求1或2所述的激光熔覆粉末，其特征在于：所述镍基粉末为JN.Ni25。

4. 一种激光熔覆粉末的制备方法，其特征在于，采用权利要求1、2或3所述激光熔覆粉末加工而成，方法为：用化学镀法将均匀混合的镍基粉末和Ti粉末镀在WC颗粒表面上,并利用固相烧结法将镍包WC粉成功地制成了块状烧结体，制成镍包WC粉末。