CN115786907A - 一种激光熔覆粉末及在球墨铸铁表面激光熔覆的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种激光熔覆粉末及在球墨铸铁表面激光熔覆的方法，属于激光熔覆技术领域。激光熔覆粉末包括：30wt％～65wt％第一粉末和35wt％～70wt％第二粉末。第一粉末包括C、Cr、Si、Fe、B、Co、Cu以及Ni。第二粉末为碳化钨粉末。本申请的激光熔覆粉末能够用于在球墨铸铁表面通过激光熔覆的方法形成熔覆层，第一粉末能够保证直接通过激光熔覆形成的熔覆层具有较好的韧性，形成的熔覆层内部缺陷较少，在激光熔覆过程中或构件服役过程中不易开裂，第二粉末能够保证形成的熔覆层具有较好的硬度和耐磨性，从而提高构件的服役性能和寿命。激光熔覆粉末适用于不同波长的激光，包括近红外光和蓝光等，适用范围较广。

Description

一种激光熔覆粉末及在球墨铸铁表面激光熔覆的方法

技术领域

本申请涉及激光熔覆技术领域，具体而言，涉及一种激光熔覆粉末及在球墨铸铁表面激光熔覆的方法。

背景技术

球墨铸铁具有良好的机械性能及优异的铸造性能，在工业中应用广泛。然而，由于球墨铸铁的硬度不高，耐蚀性较差，在服役过程中容易受损。因此，需要对球墨铸铁的构件进行强化及修复，以提升其服役寿命。

激光熔覆沉积利用高能量密度的激光束熔化沉积材料，实现熔覆层和基体的良好结合，在基体表面制备一种组织和性能完全不同于基体的涂层，从而改善构件的性能，提升其服役寿命。

然而，使用激光熔覆技术对球墨铸铁进行强化或修复时，熔覆层内或熔覆层与基体的结合界面处容易形成气孔和裂纹等缺陷，导致激光熔覆层的失效。为了改善或解决上述问题，可以通过预热、激光重熔等手段降低缺陷的形成，但这极大增加修复工艺的复杂性。

发明内容

本申请提供了一种激光熔覆粉末及在球墨铸铁表面激光熔覆的方法，其能够提高球墨铸铁表面的硬度和耐磨性。

本申请的实施例是这样实现的：

在第一方面，本申请示例提供了一种激光熔覆粉末，用于在球墨铸铁表面形成熔覆层，其包括：30wt％～65wt％第一粉末和35wt％～70wt％第二粉末。

第一粉末包括0.01wt％～0.05wt％C、1wt％～3wt％Cr、1wt％～2.5wt％Si、0.1wt％～1wt％Fe、0.5wt％～1.5wt％B、0.5wt％～2wt％Co、15wt％～30wt％Cu以及余量Ni。

第二粉末为碳化钨粉末。

在上述技术方案中，本申请的激光熔覆粉末能够用于在球墨铸铁表面通过激光熔覆的方法形成熔覆层，第一粉末能够保证直接通过激光熔覆形成的熔覆层具有较好的韧性，形成的熔覆层内部缺陷较少，在激光熔覆过程中或构件服役过程中不易开裂，第二粉末能够保证形成的熔覆层具有较好的硬度和耐磨性，从而提高构件的服役性能和寿命。并且，本申请的激光熔覆粉末适用于不同波长的激光，包括近红外光和蓝光等，适用范围较广。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述激光熔覆粉末包括：40wt％～50wt％第一粉末和50wt％～60wt％第二粉末。

在上述示例中，第一粉末和第二粉末以上述比例混合，可以使得形成的熔覆层既具有较好的韧性而不开裂，还具有较高的硬度而提高其耐磨性。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的示例中，上述第一粉末包括第一球形颗粒粉末。

可选地，第一球形颗粒粉末的直径为30μm～150μm。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第三种可能的示例中，上述第一粉末通过雾化制粉法或旋转电极制粉法制得。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第四种可能的示例中，上述第一粉末包括0.02wt％C、2wt％Cr、1.7wt％Si、0.2wt％Fe、1wt％B、0.8wt％Co、20wt％Cu以及余量Ni。

在上述示例中，具有上述元素配比的第一粉末能够较多的提高形成熔覆层的韧性，使其在激光熔覆过程中或构件服役过程中不易开裂。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第五种可能的示例中，上述第二粉末包括第二球形颗粒粉末。

可选地，第二球形颗粒粉末的直径为50μm～150μm。

在第二方面，本申请示例提供了一种在球墨铸铁表面激光熔覆的方法，其包括：以上述的激光熔覆粉末为熔覆原料，采用激光熔覆的方法在球墨铸铁表面形成熔覆层。

在上述技术方案中，本申请的在球墨铸铁表面激光熔覆的方法能够在球墨铸铁表面形成内部缺陷少、不易开裂、耐磨性好且使用寿命长的熔覆层。同时，在本申请的激光熔覆的过程中，不需要预热、重熔等辅助工艺的配合，极大提升了在球墨铸铁表面形成熔覆层的效率。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的示例中，在球墨铸铁表面形成熔覆层前，采用混粉的方法将第一粉末和第二粉末混合均匀，并对熔覆原料进行烘干处理。

可选地，烘干处理的温度为90℃～100℃，烘干处理的时间为300min～360min。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第二种可能的示例中，上述激光熔覆的激光束为近红外光或蓝光。

可选地，激光熔覆的激光束为近红外光，激光束的功率为1kW～3kW，激光束呈均匀热源分布，且激光束在焦点处形成的斑点的直径为1mm～5mm，激光扫描速率为3mm/s～15mm/s。

可选地，激光熔覆的激光束为蓝光，激光束的功率为0.5kW～2kW，激光束呈均匀热源分布，且激光束在焦点处形成的斑点的直径为1mm～3mm，激光扫描速率为1mm/s～10mm/s。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第三种可能的示例中，采用送粉器转移熔覆原料，送粉器的转速为0.5r/min～1.5r/min。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例1在球墨铸铁表面激光熔覆形成的熔覆层的照片；

图2为本申请实施例1形成的熔覆层的截面金相图；

图3为本申请实施例2在球墨铸铁表面激光熔覆形成的熔覆层的照片；

图4为本申请实施例2形成的熔覆层的截面金相图；

图5为本申请对比例1在球墨铸铁表面激光熔覆形成的熔覆层的照片；

图6为本申请对比例1形成的熔覆层的截面金相图；

图7为本申请对比例2在球墨铸铁表面激光熔覆形成的熔覆层的照片；

图8为本申请对比例2形成的熔覆层的截面金相图；

图9为本申请对比例3在球墨铸铁表面激光熔覆形成的熔覆层的照片；

图10为本申请对比例3形成的熔覆层的截面金相图；

图11为本申请对比例4在球墨铸铁表面激光熔覆形成的熔覆层的照片；

图12为本申请对比例4形成的熔覆层的截面金相图；

图13为本申请实施例1激光熔覆的球墨铸铁基体沿深度方向的维氏硬度；

图14为本申请实施例2激光熔覆的球墨铸铁基体沿深度方向的维氏硬度；

图15为本申请对比例1激光熔覆的球墨铸铁基体沿深度方向的维氏硬度；

图16为本申请对比例3激光熔覆的球墨铸铁基体沿深度方向的维氏硬度。

具体实施方式

下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以下针对本申请实施例的一种激光熔覆粉末及在球墨铸铁表面激光熔覆的方法进行具体说明：

本申请提供一种激光熔覆粉末，用于在球墨铸铁表面形成熔覆层，其包括：30wt％～65wt％第一粉末和35wt％～70wt％第二粉末。

第一粉末包括0.01wt％～0.05wt％C、1wt％～3wt％Cr、1wt％～2.5wt％Si、0.1wt％～1wt％Fe、0.5wt％～1.5wt％B、0.5wt％～2wt％Co、15wt％～30wt％Cu以及余量Ni。

作为示例，第一粉末可以包括0.01wt％、0.02wt％、0.03wt％、0.04wt％或0.05wt％C，1wt％、1.2wt％、1.5wt％、1.8wt％、2wt％、2.2wt％、2.5wt％、2.8wt％或3wt％Cr，1wt％、1.2wt％、1.5wt％、1.8wt％、2wt％、2.2wt％或2.5wt％Si，0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1wt％Fe，0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％或1.5wt％B，0.5wt％、0.8wt％、1wt％、1.2wt％、1.5wt％、1.8wt％或2wt％Co，15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％、25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％或30wt％Cu以及余量Ni。

可选地，第一粉末包括0.02wt％C、2wt％Cr、1.7wt％Si、0.2wt％Fe、1wt％B、0.8wt％Co、20wt％Cu以及余量Ni。

可选地，第一粉末包括第一球形颗粒粉末。

可选地，第一球形颗粒粉末的直径为30μm～150μm。

作为示例，第一球形颗粒粉末的直径可以为30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm或150μm。

第一粉末通过雾化制粉法或旋转电极制粉法制得。

雾化制粉法是以快速运动的流体(雾化介质)冲击或以其他方式将金属或合金液体破碎为细小液滴，继之冷凝为固体粉末的粉末制取方法。

旋转电极制粉法以金属或合金制成自耗电极，其端面受电弧加热而熔融为液体，通过电极高速旋转的离心力将液体抛出并粉碎为细小液滴，继之冷凝为粉末的制粉方法。

第二粉末为碳化钨粉末。

可选地，第二粉末包括第二球形颗粒粉末。

可选地，第二球形颗粒粉末的直径为50μm～150μm。

作为示例，第二球形颗粒粉末的直径可以为50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm或150μm。

作为示例，激光熔覆粉末可以包括30wt％第一粉末和70wt％第二粉末；或35wt％第一粉末和65wt％第二粉末；或40wt％第一粉末和60wt％第二粉末；或45wt％第一粉末和55wt％第二粉末；或50wt％第一粉末和50wt％第二粉末；或55wt％第一粉末和45wt％第二粉末；或60wt％第一粉末和40wt％第二粉末；或65wt％第一粉末和35wt％第二粉末。

可选地，激光熔覆粉末包括：40wt％～50wt％第一粉末和50wt％～60wt％第二粉末。

本申请的激光熔覆粉末能够用于在球墨铸铁表面通过激光熔覆的方法形成熔覆层，第一粉末能够保证直接通过激光熔覆形成的熔覆层具有较好的韧性，形成的熔覆层内部缺陷较少，在激光熔覆过程中或构件服役过程中不易开裂，第二粉末能够保证形成的熔覆层具有较好的硬度和耐磨性，从而提高构件的服役性能和寿命。并且，本申请的激光熔覆粉末适用于不同波长的激光，包括近红外光和蓝光等，适用范围较广。

本申请还提供一种在球墨铸铁表面激光熔覆的方法，其包括以下步骤：

S1、制备熔覆原料

将第一粉末和第二粉末按配比混合均匀，制得熔覆原料。

可选地，混粉方式包括球墨混粉。

可选地，混粉过程中球料比为2～3:1，球墨罐内部充满保护气，转速为300～500r/min，球墨的时间为250～360min。

可选地，保护气包括氮气、氦气、氙气和氩气中的任意一种或多种。

作为示例，球墨的时间可以为250min、260min、270min、280min、290min、300min、310min、320min、330min、340min、350min或360min。

S2、准备工作

使用砂轮机打磨掉球墨铸铁表面的氧化膜，并依次用丙酮和酒精对球墨铸铁表面进行清洗，吹干后备用。

将熔覆原料进行烘干处理，然后将烘干后的熔覆原料置于送粉器中备用。

可选地，烘干处理在真空加热炉中进行。

可选地，烘干处理的温度为90℃～100℃。

作为示例，烘干处理的温度可以为90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃或100℃。

可选地，烘干处理的时间为300min～360min。

作为示例，烘干处理的时间可以为300min、310min、320min、330min、340min、350min或360min。

S3、激光熔覆

将球墨铸铁置于工作平台上，调整激光束的斑点位于球墨铸铁表面，并设置送粉器转速、激光功率、激光扫描速率、搭接量、保护气流量，运行熔覆程序，完熔覆过程。

可选地，送粉器的转速为0.5r/min～1.5r/min。

作为示例，送粉器的转速可以为0.5r/min、0.6r/min、0.7r/min、0.8r/min、0.9r/min、1r/min、1.1r/min、1.2r/min、1.3r/min、1.4r/min或1.5r/min。

可选地，激光熔覆的激光束为近红外光或蓝光。

当激光熔覆的激光束为近红外光，激光束的功率为1kW～3kW，激光束呈均匀热源分布，且激光束在焦点处形成的斑点的直径为1mm～5mm，激光扫描速率为3mm/s～15mm/s，搭接量为熔覆层宽度的一半，保护气流量为15L/min～25L/min。

作为示例，近红外光激光束的功率可以为1kW、1.5kW、2kW、2.5kW或3kW。

作为示例，近红外光激光束在焦点处形成的斑点的直径可以为1mm、2mm、3mm、4mm或5mm。

作为示例，近红外光扫描速率可以为1mm/s、2mm/s、3mm/s、4mm/s、5mm/s、6mm/s、7mm/s、8mm/s、9mm/s、10mm/s、11mm/s、12mm/s、13mm/s、14mm/s或15mm/s。

当激光熔覆的激光束为蓝光，激光束的功率为0.5kW～2kW，激光束呈均匀热源分布，且激光束在焦点处形成的斑点的直径为1mm～3mm，激光扫描速率为1mm/s～10mm/s，搭接量为熔覆层宽度的一半，保护气流量为15L/min～25L/min。

作为示例，蓝光激光束的功率可以为0.5kW、1kW、1.5kW或2kW。

作为示例，蓝光激光束在焦点处形成的斑点的直径可以为1mm、2mm或3mm。

作为示例，蓝光扫描速率可以为1mm/s、2mm/s、3mm/s、4mm/s、5mm/s、6mm/s、7mm/s、8mm/s、9mm/s或10mm/s。

本申请的在球墨铸铁表面激光熔覆的方法能够在球墨铸铁表面形成内部缺陷少、不易开裂、耐磨性好且使用寿命长的熔覆层。同时，在本申请的激光熔覆的过程中，不需要预热、重熔等辅助工艺的配合，极大提升了在球墨铸铁表面形成熔覆层的效率。

以下结合实施例对本申请的一种激光熔覆粉末及在球墨铸铁表面激光熔覆的方法作进一步的详细描述。

实施例1

本申请实施例提供一种激光熔覆粉末及在球墨铸铁表面激光熔覆的方法，其包括以下步骤：

S1、制备熔覆原料

通过雾化制粉法制得第一粉末，第一粉末包括0.02wt％C、2wt％Cr、1.7wt％Si、0.2wt％Fe、1wt％B、0.8wt％Co、20wt％Cu以及余量Ni，第一粉末为直径为30μm～150μm的球形颗粒粉末。

准备第二粉末，第二粉末为WC粉末，第二粉末为直径为50μm～150μm的球形颗粒粉末。

采用球墨混粉法将第一粉末和第二粉末混合均匀，制得熔覆原料。

其中第一粉末和第二粉末的质量比为44:56。混粉过程中球料比为3:1，球墨罐内部充满氩气，转速为400r/min，球墨的时间为300min。

S2、准备工作

提供200mm×100mm×20mm球墨铸铁板材，使用砂轮机打磨掉球墨铸铁表面的氧化膜，并依次用丙酮和酒精对球墨铸铁表面进行清洗，吹干后备用。

将熔覆原料置于真空加热炉中加热至100℃，并在100℃下保温300min，然后将烘干后的熔覆原料置于送粉器中备用。

S3、激光熔覆

将球墨铸铁置于工作平台上，使用近红外激光熔覆系统，激光束呈均匀热源分布，调整近红外激光束的斑点位于球墨铸铁表面，近红外激光束在焦点处形成的斑点的直径为2.5mm。设置送粉器转速为1r/min，激光功率为2.1kW，激光扫描速率为10mm/s，搭接量为熔覆层宽度的一半，氩气流量为20L/min。

运行熔覆程序，完熔覆过程。

实施例2

本申请实施例提供一种激光熔覆粉末及在球墨铸铁表面激光熔覆的方法，其包括以下步骤：

S1、制备熔覆原料

通过雾化制粉法制得第一粉末，第一粉末包括0.02wt％C、2wt％Cr、1.7wt％Si、0.2wt％Fe、1wt％B、0.8wt％Co、20wt％Cu以及余量Ni，第一粉末为直径为30μm～150μm的球形颗粒粉末。

准备第二粉末，第二粉末为WC粉末，第二粉末为直径为50μm～150μm的球形颗粒粉末。

采用球墨混粉法将第一粉末和第二粉末混合均匀，制得熔覆原料。

其中第一粉末和第二粉末的质量比为44:56。混粉过程中球料比为3:1，球墨罐内部充满氩气，转速为400r/min，球墨的时间为300min。

S2、准备工作

提供200mm×100mm×20mm球墨铸铁板材，使用砂轮机打磨掉球墨铸铁表面的氧化膜，并依次用丙酮和酒精对球墨铸铁表面进行清洗，吹干后备用。

将熔覆原料置于真空加热炉中加热至100℃，并在100℃下保温300min，然后将烘干后的熔覆原料置于送粉器中备用。

S3、激光熔覆

将球墨铸铁置于工作平台上，使用蓝色激光熔覆系统，激光束呈均匀热源分布，调整蓝色激光束的斑点位于球墨铸铁表面，蓝色激光束在焦点处形成的斑点的直径为1.8mm。设置送粉器转速为0.8r/min，激光功率为1kW，激光扫描速率为5mm/s，搭接量为熔覆层宽度的一半，氩气流量为20L/min。

运行熔覆程序，完熔覆过程。

对比例1

本申请对比例提供一种激光熔覆粉末及在球墨铸铁表面激光熔覆的方法，其包括以下步骤：

S1、制备熔覆原料

通过雾化制粉法制得第一粉末，第一粉末包括0.02wt％C、2wt％Cr、1.7wt％Si、0.2wt％Fe、1wt％B、0.8wt％Co、20wt％Cu以及余量Ni，第一粉末为直径为30μm～150μm的球形颗粒粉末，第一粉末即为制得熔覆原料。

S2、准备工作

提供200mm×100mm×20mm球墨铸铁板材，使用砂轮机打磨掉球墨铸铁表面的氧化膜，并依次用丙酮和酒精对球墨铸铁表面进行清洗，吹干后备用。

将熔覆原料置于真空加热炉中加热至100℃，并在100℃下保温300min，然后将烘干后的熔覆原料置于送粉器中备用。

S3、激光熔覆

将球墨铸铁置于工作平台上，使用近红外激光熔覆系统，激光束呈均匀热源分布，调整近红外激光束的斑点位于球墨铸铁表面，近红外激光束在焦点处形成的斑点的直径为2.5mm。设置送粉器转速为1r/min，激光功率为2.1kW，激光扫描速率为10mm/s，搭接量为熔覆层宽度的一半，氩气流量为20L/min。

运行熔覆程序，完熔覆过程。

对比例2

本申请对比例提供一种激光熔覆粉末及在球墨铸铁表面激光熔覆的方法，其包括以下步骤：

S1、制备熔覆原料

准备第二粉末，第二粉末为WC粉末，第二粉末为直径为50μm～150μm的球形颗粒粉末，第二粉末即为制得熔覆原料。

S2、准备工作

提供200mm×100mm×20mm球墨铸铁板材，使用砂轮机打磨掉球墨铸铁表面的氧化膜，并依次用丙酮和酒精对球墨铸铁表面进行清洗，吹干后备用。

将熔覆原料置于真空加热炉中加热至100℃，并在100℃下保温300min，然后将烘干后的熔覆原料置于送粉器中备用。

S3、激光熔覆

将球墨铸铁置于工作平台上，使用蓝色激光熔覆系统，激光束呈均匀热源分布，调整蓝色激光束的斑点位于球墨铸铁表面，蓝色激光束在焦点处形成的斑点的直径为1.8mm。设置送粉器转速为0.8r/min，激光功率为1kW，激光扫描速率为5mm/s，搭接量为熔覆层宽度的一半，氩气流量为20L/min。

运行熔覆程序，完熔覆过程。

对比例3

本申请对比例提供一种激光熔覆粉末及在球墨铸铁表面激光熔覆的方法，其包括以下步骤：

S1、制备熔覆原料

第一粉末包括为Ni60粉末，Ni60粉末包括0.71wt％C、15.72wt％Cr、4.28wt％Si、3.55wt％Fe、3.26wt％B以及余量Ni。

准备第二粉末，第二粉末为WC粉末，第二粉末为直径为50μm～150μm的球形颗粒粉末。

采用球墨混粉法将第一粉末和第二粉末混合均匀，制得熔覆原料。

其中第一粉末和第二粉末的质量比为44:56。混粉过程中球料比为3:1，球墨罐内部充满氩气，转速为400r/min，球墨的时间为300min。

S2、准备工作

提供200mm×100mm×20mm球墨铸铁板材，使用砂轮机打磨掉球墨铸铁表面的氧化膜，并依次用丙酮和酒精对球墨铸铁表面进行清洗，吹干后备用。

将熔覆原料置于真空加热炉中加热至100℃，并在100℃下保温300min，然后将烘干后的熔覆原料置于送粉器中备用。

S3、激光熔覆

将球墨铸铁置于工作平台上，使用近红外激光熔覆系统，激光束呈均匀热源分布，调整近红外激光束的斑点位于球墨铸铁表面，近红外激光束在焦点处形成的斑点的直径为2.5mm。设置送粉器转速为1r/min，激光功率为2.1kW，激光扫描速率为10mm/s，搭接量为熔覆层宽度的一半，氩气流量为20L/min。

运行熔覆程序，完熔覆过程。

对比例4

本申请对比例提供一种激光熔覆粉末及在球墨铸铁表面激光熔覆的方法，其包括以下步骤：

S1、制备熔覆原料

第一粉末包括为Ni60粉末，Ni60粉末包括0.71wt％C、15.72wt％Cr、4.28wt％Si、3.55wt％Fe、3.26wt％B以及余量Ni。

准备第二粉末，第二粉末为WC粉末，第二粉末为直径为50μm～150μm的球形颗粒粉末。

采用球墨混粉法将第一粉末和第二粉末混合均匀，制得熔覆原料。

其中第一粉末和第二粉末的质量比为44:56。混粉过程中球料比为3:1，球墨罐内部充满氩气，转速为400r/min，球墨的时间为300min。

S2、准备工作

提供200mm×100mm×20mm球墨铸铁板材，使用砂轮机打磨掉球墨铸铁表面的氧化膜，并依次用丙酮和酒精对球墨铸铁表面进行清洗，吹干后备用。

将熔覆原料置于真空加热炉中加热至100℃，并在100℃下保温300min，然后将烘干后的熔覆原料置于送粉器中备用。

S3、激光熔覆

将球墨铸铁置于工作平台上，使用蓝色激光熔覆系统，激光束呈均匀热源分布，调整蓝色激光束的斑点位于球墨铸铁表面，蓝色激光束在焦点处形成的斑点的直径为1.8mm。设置送粉器转速为0.8r/min，激光功率为1kW，激光扫描速率为5mm/s，搭接量为熔覆层宽度的一半，氩气流量为20L/min。

运行熔覆程序，完熔覆过程。

试验例1

实施例1～2和对比例1～4在球墨铸铁表面激光熔覆形成的熔覆层的照片以及熔覆层的截面金相图分别如图1～12所示。

图1为实施例1在球墨铸铁表面激光熔覆形成的熔覆层的照片，图2为实施例1形成的熔覆层的截面金相图，由图1～2可知，形成的熔覆层表面光滑连续，且没有裂纹形成，熔覆层内部比较致密，没有气孔残留，WC颗粒在涂层内部分布均匀。

图3为实施例2在球墨铸铁表面激光熔覆形成的熔覆层的照片，图4为实施例2形成的熔覆层的截面金相图，由图3～4可知，形成的熔覆层表面光滑连续，且没有裂纹形成，熔覆层内部比较致密，没有气孔残留，WC颗粒在涂层内部分布均匀。

图5为对比例1在球墨铸铁表面激光熔覆形成的熔覆层的照片，图6为对比例1形成的熔覆层的截面金相图，由图5～6可知，形成的熔覆层表面光滑连续，且没有裂纹形成，熔覆层内部比较致密，没有气孔残留，WC颗粒在涂层内部分布均匀。

图7为对比例2在球墨铸铁表面激光熔覆形成的熔覆层的照片，图8为对比例2形成的熔覆层的截面金相图，由图7～8可知，形成的熔覆层表面光滑连续，且没有裂纹形成，熔覆层内部比较致密，没有气孔残留，WC颗粒在涂层内部分布均匀。

图9为对比例3在球墨铸铁表面激光熔覆形成的熔覆层的照片，图10为对比例3形成的熔覆层的截面金相图，由图9～10可知，形成的熔覆层有很多裂纹形成，同时内部有气孔缺陷。

图11为对比例4在球墨铸铁表面激光熔覆形成的熔覆层的照片，图12为对比例4形成的熔覆层的截面金相图，由图11～12可知，形成的熔覆层有很多裂纹形成，同时内部有气孔缺陷。

试验例2

检测实施例1激光熔覆的球墨铸铁基体沿深度方向的维氏硬度，如图13所示。

图13为实施例1激光熔覆的球墨铸铁基体沿深度方向的维氏硬度，球墨铸铁基体平均硬度为200HV，熔覆层硬度最高达到2154HV，熔覆层硬度远远高于球墨铸铁基体硬度，硬度软硬结合，极大提高了球墨铸铁的耐磨性。

图14为实施例2激光熔覆的球墨铸铁基体沿深度方向的维氏硬度，球墨铸铁基体平均硬度为200HV，熔覆层硬度最高达到1316HV，熔覆层硬度远远高于球墨铸铁基体硬度，硬度软硬结合，极大提高了球墨铸铁的耐磨性。

图15为对比例1激光熔覆的球墨铸铁基体沿深度方向的维氏硬度，球墨铸铁基体平均硬度为200HV，熔覆层硬度平均仅为320HV，熔覆层硬度提升有限，对于球墨铸铁的耐磨性提升较少。

对比例2激光熔覆的球墨铸铁基体平均硬度为200HV，熔覆层硬度平均仅为300HV，熔覆层硬度提升有限，对于球墨铸铁的耐磨性提升较少。

图16为对比例3激光熔覆的球墨铸铁基体沿深度方向的维氏硬度，球墨铸铁基体平均硬度为200HV，熔覆层硬度最高超过1000HV，熔覆层硬度远远高于球墨铸铁基体硬度。

对比例4激光熔覆的球墨铸铁基体平均硬度为200HV，熔覆层硬度最高超过1000HV，熔覆层硬度远远高于球墨铸铁基体硬度。

以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光熔覆粉末，用于在球墨铸铁表面形成熔覆层，其特征在于，所述激光熔覆粉末包括：30wt％～65wt％第一粉末和35wt％～70wt％第二粉末；

所述第一粉末包括0.01wt％～0.05wt％C、1wt％～3wt％Cr、1wt％～2.5wt％Si、0.1wt％～1wt％Fe、0.5wt％～1.5wt％B、0.5wt％～2wt％Co、15wt％～30wt％Cu以及余量Ni；

所述第二粉末为碳化钨粉末。

2.根据权利要求1所述的激光熔覆粉末，其特征在于，所述激光熔覆粉末包括：40wt％～50wt％第一粉末和50wt％～60wt％第二粉末。

3.根据权利要求1所述的激光熔覆粉末，其特征在于，所述第一粉末包括第一球形颗粒粉末；

可选地，所述第一球形颗粒粉末的直径为30μm～150μm。

4.根据权利要求1所述的激光熔覆粉末，其特征在于，所述第一粉末通过雾化制粉法或旋转电极制粉法制得。

5.根据权利要求1所述的激光熔覆粉末，其特征在于，所述第一粉末包括0.02wt％C、2wt％Cr、1.7wt％Si、0.2wt％Fe、1wt％B、0.8wt％Co、20wt％Cu以及余量Ni。

6.根据权利要求1所述的激光熔覆粉末，其特征在于，所述第二粉末包括第二球形颗粒粉末；

可选地，所述第二球形颗粒粉末的直径为50μm～150μm。

7.一种在球墨铸铁表面激光熔覆的方法，其特征在于，所述在球墨铸铁表面激光熔覆的方法包括：以权利要求1～6任一项所述的激光熔覆粉末为熔覆原料，采用激光熔覆的方法在球墨铸铁表面形成熔覆层。

8.根据权利要求7所述的在球墨铸铁表面激光熔覆的方法，其特征在于，所述在球墨铸铁表面形成熔覆层前，采用混粉的方法将所述第一粉末和所述第二粉末混合均匀，并对所述熔覆原料进行烘干处理；

可选地，所述烘干处理的温度为90℃～100℃，所述烘干处理的时间为300min～360min。

9.根据权利要求7所述的在球墨铸铁表面激光熔覆的方法，其特征在于，所述激光熔覆的激光束为近红外光或蓝光；

可选地，所述激光熔覆的激光束为近红外光，所述激光束的功率为1kW～3kW，所述激光束呈均匀热源分布，且所述激光束在焦点处形成的斑点的直径为1mm～5mm，激光扫描速率为3mm/s～15mm/s；

可选地，所述激光熔覆的激光束为蓝光，所述激光束的功率为0.5kW～2kW，所述激光束呈均匀热源分布，且所述激光束在焦点处形成的斑点的直径为1mm～3mm，激光扫描速率为1mm/s～10mm/s。

10.根据权利要求7所述的在球墨铸铁表面激光熔覆的方法，其特征在于，采用送粉器转移所述熔覆原料，所述送粉器的转速为0.5r/min～1.5r/min。

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