[发明专利]一种激光熔覆层的铁基复合粉末及厚非晶熔覆层制备方法

说明书

本发明提供了一种激光熔覆层的铁基复合粉末及厚非晶熔覆层制备方法。本发明的铁基复合粉末，其重量百分比组成如下：钴17％～19％，镍16％～18％、硼3％～5％、硅2％～4％、铌6％～8％，余量为铁。本发明的铁基复合粉末成分比例具有较强的非晶形成能力；并含有较高的硼、硅元素，具有造渣与优先氧化保护金属的功能。将本发明的铁基复合粉末用于制备激光熔覆涂层，一次成型减少工艺复杂性，熔覆层的非晶体积含量达到36.7％，形成的熔覆层厚度高，单层熔覆层的厚度超过1.5mm，减少搭接次数，熔覆层硬度平均值达到950HV_0.1以上，分布均匀没有较大波动，可极大的提高熔覆层的耐磨性能。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体地，涉及一种激光熔覆层的铁基复合粉末及厚非晶熔覆层制备方法。

背景技术

通过表面工程技术在传统材料表面获得一层非晶涂层可以提高其表面硬度、耐蚀及耐磨性能，在材料表面改性领域具有十分巨大的潜在应用价值，目前受到国内外学者的广泛重视，是当前表面工程技术领域研究的热点之一。

激光熔覆作为一种新型表面改性技术，把表面熔覆层技术以及非晶制备技术的优势结合起来，可以采用较低的成本使材料表层满足对高耐磨性和高耐蚀性能的要求，同时能充分发挥基体材料的强韧性优势，从而大幅度提高了工程材料整体的综合性能以及使用寿命。在油气钻探、矿山开采、重型冶金等重工业领域，表面熔覆技术成为修复部件、提高零件使用寿命的重要途径。

但目前激光熔覆技术仍存在一些不足。首先所用的材料大部分是喷涂用合金材料，由于激光作用会导致Si、B等易氧化单质元素的烧损，并且金属元素被氧化生成氧化物又会降低熔覆层非晶体积含量以及性能，因此大多数研究者均采用熔炼合金并雾化的手段制备熔覆层金属粉末，即增加工艺流程又增加制备成本；除此之外，大多数研究者因采用的激光器激光光斑小，单次激光熔覆的厚度为0.2～0.5mm、除涂层材料的选择与制备上存在不足之外，在确保熔覆层性能上优化制备流程也值得研究。因此，制备成本更加低廉并根据所需要的性能设计工艺条件，这已成为目前需要研究的课题之一。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种工艺流程简单，不含有贵金属元素、成本低廉的激光熔覆层铁基复合粉末，以及利用激光加工的方法获得有较高非晶体积含量，厚度较大的铁基非晶熔覆层。

本发明提供的一种激光熔覆层的铁基复合粉末，其重量百分比组成如下：钴17％～19％，镍16％～18％、硼3％～5％、硅2％～4％、铌6％～8％，其余为铁。

优选地，所述激光熔覆层的铁基复合粉末，其重量百分比组成如下：钴17％，镍17％、硼4％、硅2％、铌7％，余量为铁。

在本申请的一个较佳实施例中，所述铁基复合粉末由99.95％钴、99.95％镍、含19.4％硼的硼铁、含75％硅的硅铁、含70％铌的铌铁以及99.5％铁混合而成，所述％为重量百分比。因为硼、硅单质已氧化，熔点较低，直接激光熔覆容易氧化，而纯铌的熔点很高，激光熔覆难以熔化，因此采用硼铁、硅铁、铌铁而不是单质硼、硅、铌，可以有效避免熔覆过程中单质元素的烧损，并且降低成本。

本发明提供的铁基复合粉末的颗粒度为100～250目，当粉末粒度为150目时，激光熔覆效果最好。

本发明的铁基复合粉末通过以下方法制备得到：将上述合金成分按照上述重量百分比进行配料，将配好的原材料用混粉机进行6小时混粉从而使粉末均匀混合。采用真空干燥箱进行100℃烘干3小时去除粉末中水分。

本发明提供了上述铁基复合粉末在制备激光熔覆层中的应用。

本发明提供了上述铁基复合粉末在提高材料表面硬度、耐腐蚀或耐磨性能中的应用。