[发明专利]一种激光熔覆法制备的WC-Ni基硬质合金

说明书

为了改善WC‑Ni硬质合金的硬度、耐磨性，制备了一种激光熔覆法制备的WC‑Ni基硬质合金。采用以Crl2钢为基体材料、Ni基合金粉末（40%）和WC颗粒（60%）为激光熔覆材料，激光熔覆可以获得熔覆层无气孔、裂纹等缺陷的硬质合金材料，熔覆层与基体之间为良好的冶金结合。高含量的WC相由于密度较大的缘故，出现了沉淀现象。高熔点的WC颗粒有溶解现象，颗粒边缘有小的树枝晶，与基体之间互熔。所制得的激光熔覆法制备的WC‑Ni基硬质合金，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的WC‑Ni基硬质合金提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种激光熔覆法制备的WC-Ni基硬质合金。

背景技术

硬质合金具有优良的综合性能，如高强度、高硬度、良好的耐磨性及耐蚀性等，其广泛应用于机械加工、矿山开发、军工、化工、建筑等行业。硬质合金主要由硬质相和粘结相组成，硬质相一般为WC，传统的硬质合金以Co为粘结相。Ni在元素周期表中与Co同族且近邻，两者密度、熔点、原子半径相近，且Ni有着比Co更好的耐磨、耐蚀性能，因此WC-Ni类硬质合金有着重要的研究意义和应用前景。Ni作为一种新型的粘结剂应用到硬质合金时，需在合金中添加耐蚀元素如Cr、Mo等，以进一步强化粘结相，提高合金的耐磨蚀、抗氧化等性能。

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。

发明内容

本发明的目的是为了改善WC-Ni硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种激光熔覆法制备的WC-Ni基硬质合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

激光熔覆法制备的WC-Ni基硬质合金的制备原料包括：基体材料为Crl2钢，激光熔覆材料为粉末粒度为-140～+320目的Ni基合金粉末（40%）和WC颗粒（60%）。

激光熔覆法制备的WC-Ni基硬质合金的制备步骤为：依据实验设计方案对基体材料进行激光熔覆，激光熔覆装置为Tumphf 6000 CO₂激光器，送粉方式为侧向同步送粉，激光熔覆过程为：光束经过焦距为270mm的积分镜整形，将圆形的激光束展宽后得到近似矩形的光束。

激光熔覆法制备的WC-Ni基硬质合金的检测步骤为：形貌观察采用LE01450型扫描电境，能谱分析采用X-射线能量分散谱仪，物相分析使用D8型X射线衍射仪，磨损试验在MRH型高速环块磨损试验机上进行，样品质量采用AdventTM万分之一电子天平测量。

所述的激光熔覆法制备的WC-Ni基硬质合金，激光熔覆可以获得熔覆层无气孔、裂纹等缺陷的硬质合金材料，熔覆层与基体之间为良好的冶金结合。高含量的WC相由于密度较大的缘故，出现了沉淀现象。高熔点的WC颗粒有溶解现象，颗粒边缘有小的树枝晶，与基体之间互熔。

所述的激光熔覆法制备的WC-Ni基硬质合金，激光熔覆的硬质合金材料具有较高的耐磨性能，与粉末冶金的硬质合金磨损性能相近，磨损性能为硬质合金的0.769倍。从与对磨偶件GCrl5环的摩擦系数来看，激光熔覆试样的摩擦系数与高质量粉末冶金硬质合金数值相当。

本发明的有益效果是：