CN108441857A - 用于阀板激光熔覆镍基碳化钨涂层的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于阀板激光熔覆镍基碳化钨涂层的制备工艺，其特征是，包括以下步骤：（1）将阀板待熔覆面清洗除油，并喷砂粗化；（2）将阀板待熔覆面向上置于方框中，用石棉绳将阀板与方框间的缝隙塞住；（3）将方框置于熔盐中，使熔盐液面低于阀板待熔覆面；（4）使阀板待熔覆面的温度上升并稳定在400±10℃；（5）开始激光熔覆，所用材料为Ni60、10‑20%细颗粒WC和10‑20%粗颗粒WC组成的混合粉末；（6）熔覆结束后，将单面熔覆合金碳化钨涂层的阀板进行保温缓冷至室温；（7）清理阀板未熔覆面残留的熔盐，并喷砂粗化；（8）重复步骤（2）‑（5），完成阀板另一个面的镍基碳化物涂层激光熔覆。本发明能够有效避免镍基碳化物涂层的开裂和阀板的变形。

Description

用于阀板激光熔覆镍基碳化钨涂层的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种用于阀板激光熔覆镍基碳化钨涂层的制备工艺，属于材料表面处理技术领域。
背景技术
激光熔覆镍基碳化钨涂层与基体是冶金结合且硬度高，耐腐蚀性好，非常适合于带一定冲击的耐磨零件的表面防护。但是，由于涂层材料与基体材料间的膨胀系数差异较大，并且高硬度的镍基碳化钨涂层具有较高的脆性，很容易导致激光熔覆的镍基碳化钨涂层开裂。因此，采用激光熔覆镍基碳化钨涂层时常常需要对基体材料进行加热，以减少涂层与基体间的膨胀系数不一致而引起的开裂现象。对基体的加热方式通常有氧乙炔火焰加热、炉内加热和发热板加热。其中，氧乙炔加热操作不方便，加热不均匀；炉内加热转运到激光工作台后，温度下降较快，且操作不方便；并且， 对于前两种加热方式，由于阀板未熔覆的部分热量不断散失，使得阀板在熔覆过程各部分温度不均匀，也容易导致涂层开裂。而采用发热板加热时，由于发热板和阀板的接触面都会发生一定程度的变形，难以保证发热板与阀板间的良好接触，最终导致基体各部分预热温度也不均匀。因此，急需对激光熔覆阀板类零件的加热方式进行改进，以保证阀板类零件在激光熔覆过程中各部分的预热温度较一致，从而减少和避免激光熔覆镍基碳化物涂层的开裂现象。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于阀板激光熔覆镍基碳化钨涂层的制备工艺，能够有效避免镍基碳化物涂层的开裂和阀板的变形。
按照本发明提供的技术方案，所述用于阀板激光熔覆镍基碳化钨涂层的制备工艺，其特征是，包括以下步骤：
（1）将阀板待熔覆面清洗除油，并喷砂粗化；
（2）将阀板待熔覆面向上置于方框中，用石棉绳将阀板与方框间的缝隙塞住；
（3）并将方框整体置于熔盐中，调整方框的高度，使得熔盐液面低于阀板待熔覆面2~4mm；
（4）调整熔盐温度，使得阀板待熔覆面的温度上升并稳定在400±10℃；
（5）开启激光器、送粉器、机械手和保护气体，开始激光熔覆；激光的输出功率为5KW，激光的光斑为22mm×3mm的矩形光斑，激光扫描的搭接率为30%，扫描速度为400mm/min，送粉率为60g/min，所用粉末为Ni60、10-20%细颗粒WC和10-20%粗颗粒WC组成的混合粉末；
（6）熔覆结束后，将单面熔覆合金碳化钨涂层的阀板移入炉温为400±10℃的井式炉中进行保温缓冷至室温；
（7）清理阀板未熔覆面的残留的熔盐，并喷砂粗化；
（8）重复步骤（2）-（5），完成阀板另一个面的镍基碳化物涂层激光熔覆。
进一步地，所述方框的内框中带有台阶，阀板置于方框中时，阀板的下表面放置于台阶面上。
进一步地，所述激光器为6KW半导体激光器，输出功率为5KW，采用矩形光斑，光斑尺寸22mm×3mm。
进一步地，所述盐浴加热的盐采用KNO3和NaNO3中的一种或两种的混合。
进一步地，所述方框整体置于盐浴炉的熔盐中，盐浴炉的开口形状与所熔覆阀板的形状一致，盐浴炉开口长宽尺寸比阀板大分别大100mm。
进一步地，所述方框采用氧化铝框或耐热陶瓷材料制造。
进一步地，所述细颗粒WC的粒径约为1μm，粗颗粒WC的粒径为40~70μm。
本发明所述用于阀板激光熔覆镍基碳化钨涂层的制备工艺，将阀板放入带台阶的方框中，并浸入熔融的盐中，将需要熔覆的面露在外面，通过熔盐实现对阀板基体的快速均匀加热和保温，采用半导体激光器对阀板进行熔覆，以制备镍基碳化物涂层，能够有效地避免了镍基碳化物涂层的开裂和阀板的变形。
附图说明
图1为带台阶的陶瓷框的示意图。
图2为阀板在陶瓷框中的定位示意图。
图3a为所熔覆激光熔覆Ni60+15%细颗粒WC+15%粗颗粒WC涂层的低倍截面照片。
图3b为所熔覆激光熔覆Ni60+15%细颗粒WC+15%粗颗粒WC涂层的高倍截面照片（大块白色物质为粗颗粒WC，白色细颗粒物质为细颗粒WC，灰色的部分为镍合金基体）。
图3c为粗颗粒WC的能谱分析。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
实施例1：一种用于阀板激光熔覆镍基碳化钨涂层的制备工艺，包括以下步骤：
（1）将阀板待熔覆面清洗除油，并喷砂粗化；
（2）如图1、图2所示，将阀板2待熔覆面向上置于带台阶的陶瓷框1中，用石棉绳3将阀板2与陶瓷框1间的缝隙塞住，以免阀板2边缘多余的合金粉末落入熔盐中；
（3）并将陶瓷框1整体置于熔盐中，调整陶瓷框1的高度，使得熔盐低于阀板2待熔覆面2mm；
（4）调整熔盐温度，使得阀板待熔覆面的温度上升并稳定在400±10℃；
（5）开启激光器、送粉器、机械手和保护气体，开始激光熔覆，搭接率为30%，具体地，激光扫描一道形成的涂层宽度是22mm，当搭接率为30% 时，扫描一道形成的涂层实际有效宽度为15.4mm；所用粉末为Ni60、15%细颗粒WC和15%粗颗粒WC组成的混合粉末；
（6）熔覆结束后，将单面熔覆合金碳化钨涂层的阀板移入炉温为400±10℃的井式炉中进行保温缓冷至室温；
（7）清理阀板未熔覆面的残留的熔盐液面，并喷砂粗化；
（8）重复步骤（2）-（5）即可完成阀板另一个面的镍基碳化物涂层激光熔覆。
如图3a所示，为所熔覆激光熔覆Ni60+15%细颗粒WC+15%粗颗粒WC涂层的低倍截面照片；如图3b所示，为所熔覆激光熔覆Ni60+15%细颗粒WC+15%粗颗粒WC涂层的高倍截面照片；如图3c所示，为粗颗粒WC的能谱分析。
实施例2：一种用于阀板激光熔覆镍基碳化钨涂层的制备工艺，包括以下步骤：
（1）将阀板待熔覆面清洗除油，并喷砂粗化；
（2）如图1、图2所示，将阀板2待熔覆面向上置于带台阶的陶瓷框1中，用石棉绳3将阀板2与陶瓷框1间的缝隙塞住，以免阀板2边缘多余的合金粉末落入熔盐中；
（3）并将陶瓷框1整体置于熔盐中，调整陶瓷框1的高度，使得熔盐液面低于阀板2待熔覆面2mm；
（4）调整熔盐温度，使得阀板待熔覆面的温度上升并稳定在400±10℃；
（5）开启激光器、送粉器、机械手和保护气体，开始激光熔覆，搭接率为30%，具体地，激光扫描一道形成的涂层宽度是22mm，搭接率为30%时，扫描一道形成的涂层实际有效宽度为15.4mm；所用粉末为Ni60、10%细颗粒WC和20%粗颗粒WC组成的混合粉末；
（6）熔覆结束后，将单面熔覆合金碳化钨涂层的阀板移入炉温为400±10℃的井式炉中进行保温缓冷至室温；
（7）清理阀板未熔覆面的残留的熔盐液面，并喷砂粗化；
（8）重复步骤（2）-（5）即可完成阀板另一个面的镍基碳化物涂层激光熔覆。
实施例3：一种用于阀板激光熔覆镍基碳化钨涂层的制备工艺，包括以下步骤：
（1）将阀板待熔覆面清洗除油，并喷砂粗化；
（2）如图1、图2所示，将阀板2待熔覆面向上置于带台阶的陶瓷框1中，用石棉绳3将阀板2与陶瓷框1间的缝隙塞住，以免阀板2边缘多余的合金粉末落入熔盐中；
（3）并将陶瓷框1整体置于熔盐中，调整陶瓷框1的高度，使得熔盐液面低于阀板2待熔覆面2mm；
（4）调整熔盐温度，使得阀板待熔覆面的温度上升并稳定在400±10℃；
（5）开启激光器、送粉器、机械手和保护气体，开始激光熔覆，搭接率为30%，具体地，激光扫描一道形成的涂层宽度是22mm，当搭接率为30% ，扫描一道形成的涂层实际有效宽度为15.4mm；所用粉末为Ni60、20%细颗粒WC和20%粗颗粒WC组成的混合粉末；
（6）熔覆结束后，将单面熔覆合金碳化钨涂层的阀板移入炉温为400±10℃的井式炉中进行保温缓冷至室温；
（7）清理阀板未熔覆面的残留的熔盐液面，并喷砂粗化；
（8）重复步骤（2）-（5）即可完成阀板另一个面的镍基碳化物涂层激光熔覆。
本发明采用盐浴加热阀板进行激光熔覆具有以下优点：
（1）盐浴热处理的优点是综合换热系数大，工件加热速度快；
（2）工件与熔盐液体密切接触，加热均匀、变形小，使得在阀板上激光熔覆镍基碳化钨涂层没有裂纹且熔覆的效率高；
（3）熔盐的热容量较大，加热温度波动小，容易保持中性状态，实现无氧化和无脱碳加热。
（4）所用镍基碳化钨粉末中碳化钨的粒度为粗颗粒和细颗粒两种尺度，相应的涂层显微组织为在镍基合金基体上均匀地分布着粒度呈双峰分布的碳化钨颗粒，这种涂层结构能大大增加镍基合金粘结相分布的均匀性，减小合金粘结相的平均自由路径，增加镍基碳化钨涂层的硬度均匀性和耐磨损性能。

Claims (7)

1.一种用于阀板激光熔覆镍基碳化钨涂层的制备工艺，其特征是，包括以下步骤：
（1）将阀板待熔覆面清洗除油，并喷砂粗化；
（2）将阀板待熔覆面向上置于方框中，用石棉绳将阀板与方框间的缝隙塞住；
（3）并将方框整体置于熔盐中，调整方框的高度，使得熔盐液面低于阀板待熔覆面2~4mm；
（4）调整熔盐温度，使得阀板待熔覆面的温度上升并稳定在400±10℃；
（5）开始激光熔覆，激光扫描的搭接率为30%，扫描速度为400mm/min，送粉率为60g/min，所用熔覆材料末为Ni60、10-20%细颗粒WC和10-20%粗颗粒WC组成的混合粉末；
（6）熔覆结束后，将单面熔覆合金碳化钨涂层的阀板移入炉温为400±10℃的井式炉中进行保温缓冷至室温；
（7）清理阀板未熔覆面的残留的熔盐，并喷砂粗化；
（8）重复步骤（2）-（5），完成阀板另一个面的镍基碳化物涂层激光熔覆。
2.如权利要求1所述的用于阀板激光熔覆镍基碳化钨涂层的制备工艺，其特征是：所述方框的内框中带有台阶，阀板置于方框中时，阀板的下表面放置于方框的台阶面上。
3.如权利要求1所述的用于阀板激光熔覆镍基碳化钨涂层的制备工艺，其特征是：所述激光器为6KW半导体激光器，输出功率为5KW，采用矩形光斑，光斑尺寸22×3mm。
4.如权利要求1所述的用于阀板激光熔覆镍基碳化钨涂层的制备工艺，其特征是：所述盐浴加热的盐采用KNO3和NaNO3中的一种或两种的混合。
5.如权利要求1所述的用于阀板激光熔覆镍基碳化钨涂层的制备工艺，其特征是：所述方框整体置于盐浴炉的熔盐中，盐浴炉的开口形状与所熔覆阀板的形状一致，盐浴炉开口长宽尺寸比闸阀板大分别大100mm。
6.如权利要求1所述的用于阀板激光熔覆镍基碳化钨涂层的制备工艺，其特征是：所述方框采用氧化铝或耐温陶瓷材料制造。
7.如权利要求1所述的用于阀板激光熔覆镍基碳化钨涂层的制备工艺，其特征是：所述细颗粒WC的粒径约为1μm，粗颗粒WC的粒径为40~70μm。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111575705A (zh) * 2020-06-28 2020-08-25 内蒙古科技大学 一种碳化钨增强镍基复合涂层的制备方法
CN113652686A (zh) * 2021-08-10 2021-11-16 江苏智远激光装备科技有限公司 一种镍铝青铜表面激光熔覆镍基碳化钨工艺

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102433484A (zh) * 2010-09-29 2012-05-02 成都邦普合金材料有限公司 一种双晶结构的硬质合金制备方法
CN103290403A (zh) * 2012-02-24 2013-09-11 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 一种制备高含量wc增强合金粉末涂层的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102433484A (zh) * 2010-09-29 2012-05-02 成都邦普合金材料有限公司 一种双晶结构的硬质合金制备方法
CN103290403A (zh) * 2012-02-24 2013-09-11 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 一种制备高含量wc增强合金粉末涂层的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DA SHU ET AL.: "In situ synthesized high volume fraction WC reinforced Ni-based coating by laser cladding", 《MATERIALS LETTERS》 *
MA QUNSHUANG ET AL.: "Microstructure evolution and growth control of ceramic particles in wide-band laser clad Ni60/WC composite coatings", 《MATERIALS AND DESIGN》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111575705A (zh) * 2020-06-28 2020-08-25 内蒙古科技大学 一种碳化钨增强镍基复合涂层的制备方法
CN113652686A (zh) * 2021-08-10 2021-11-16 江苏智远激光装备科技有限公司 一种镍铝青铜表面激光熔覆镍基碳化钨工艺

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