[发明专利]一种超高速激光熔覆用高硬度铁基粉末及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超高速激光熔覆用高硬度铁基粉末，按质量百分比由以下组分组成：C粉0.6～1.0％，Cr粉3～7％，Mo粉4～8％，W粉4～8％，V粉1～3％，Si粉0.5～1.5％，CeO₂粉0.4～0.8％，余量为Fe。其制备方法为：将C粉、Cr粉、Mo粉、W粉、V粉、硅铁、CeO₂粉混合后，真空熔炼，采用气雾化方法制粉，其中以N₂作为雾化气体，雾化压力为6MPa，雾化过程保持熔体的过热度在100～150℃之间。然后筛选出一定的尺寸，真空包装即得。本发明的超高速激光熔覆用高硬度铁基粉末所得激光熔覆层具有优良的硬度；本发明超高速激光熔覆用高硬度铁基粉末进行激光熔覆时，材料利用率高，成本低。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种超高速激光熔覆用高硬度铁基粉末，本发明涉及该种超高速激光熔覆用高硬度铁基粉末的制备方法。

背景技术

激光熔覆是一种表面改性技术，它通过在基材表面添加熔覆材料，利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝，在基材表面形成与基材为冶金结合的熔覆层。

超高速激光熔覆技术改变激光光斑与粉末粉斑的相对位置，利用小光斑高功率密度的激光使粉末在熔池之上达到熔融或半熔融状态，快速凝固形成稀释率极低，与基体呈冶金结合的熔覆层。与传统的激光熔覆相比，熔覆薄涂层时，极大的提高熔覆线速度和速率，熔覆层光洁度好，硬度高，在轴类零件修复或表面改性替代电镀领域具有广泛的应用空间。

与普通激光熔覆技术相比，超高速激光熔覆小的光斑密度及较大的熔覆线速度使得熔覆层处于极热极冷的状态，造成熔覆层中产生较大的残余应力。随着熔覆层硬度的提高，熔覆层的脆性增加，导致熔覆层极易开裂。高硬度高耐磨熔覆层的开裂问题限制了超高速激光熔覆的推广应用，尤其是替代对环境污染严重的电镀技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种超高速激光熔覆用高硬度铁基粉末，合理的成分配比使熔覆层在超高速激光熔覆快热快冷的情况下形成韧性良好、高硬度的铁基熔覆层，在薄层熔覆时可替代电镀。

本发明的第二个目的是提供一种超高速激光熔覆用高硬度铁基粉末的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，一种超高速激光熔覆用高硬度铁基粉末，按质量百分比由以下原料组分组成：C粉0.6～1.0％，Cr粉3～7％，Mo粉4～8％，W粉4～8％，V粉1～3％，Si粉0.5～1.5％，CeO₂粉0.4～0.8％，余量为Fe，以上各组分重量百分比之和为100％。

本发明的特点还在于，

各原料组分合金粉末的纯度均≥99％。

本发明所采用的第二个技术方案是，一种超高速激光熔覆用高硬度铁基粉末的制备方法，具体步骤如下：

步骤1：按质量百分比分别称取C粉0.6～1.0％，Cr粉3～7％，Mo粉4～8％，W粉4～8％，V粉1～3％，Si粉0.5～1.5％，CeO₂粉0.4～0.8％，余量为Fe，以上各组分重量百分比之和为100％；

步骤2：将步骤1各原料合金粉末混合后真空熔炼，采用气雾化方法制粉；

步骤3：对雾化后的合金粉末进行粒度筛分，使筛分后的合金粉末在一定的粒度范围内。

步骤4：对制备的粉末进行真空包装，待用。

本发明的特点还在于，

步骤2中，采用真空熔炼设备，以N₂作为雾化气体，雾化压力为6MPa，雾化过程保持熔体的过热度在100～150℃之间。

步骤3中，筛分后的合金粉末的粒度范围为25～53μm，即270～500目。