[发明专利]一种激光熔覆铁基合金粉末及其制备方法与用途

说明书

本发明提出一种激光熔覆铁基合金粉末及其制备方法与用途，所述激光熔覆铁基合金粉末由C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、N、Cu、B和Fe组成，且各组份的质量百分比含量为：C：0.1%～0.2%；Si：0.95%～1.07%；Mn：0.2045%～0.31%；Cr：14.61%～16.242%；Ni：2.51%～3.03%；Mo：0.3%～0.41%；V：0.075%～0.12%；Nb：0.2%～0.23%；N：0.045%～0.08%；Cu：0.04%～0.08%；B：0.4%～0.4998%；其余为Fe。本发明进一步提出这种激光熔覆铁基合金粉末的制备方法与用途。本发明通过配方配比优化使得铁基合金粉末在完全不牺牲、甚至提高其硬度、耐磨、耐腐蚀和焊接性能的同时，实现了其中Cr元素成分含量的缩减，进而有效降低了成本，同时还提高了其硬度、耐磨、耐腐蚀和焊接性能，具有广阔的推广应用前景。

技术领域

本发明属于一种激光熔覆领域，具体属于一种激光熔覆铁基合金粉末及其制备方法与用途。

背景技术

激光熔覆技术又叫激光再制造技术、激光修复技术，一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。激光熔覆技术是利用激光和纳米材料对各类零件进行合金强化处理的新兴技术，处理后能够显著提高其表面的硬度和耐磨性，延长零件的使用寿命。

液压油缸是煤矿井下液压动力源的主要部件，受井下高温、高湿、机械摩擦等外部因素长期影响，油缸表面会出现不同程度的磨损、腐蚀及其他理化现象，若不及时修复处理，会造成油缸漏油、动力不足等问题，影响工作面高效生产。如果对整个油缸进行更换，费时费力而且成本较高。激光熔覆技术是目前煤矿设备常用的激光表面强化技术，利用激光熔覆强化技术修复液油缸破损面，不仅省时省力，而且可以有效控制受损面，进一步延长油缸使用寿命。

激光熔覆材料的状态一般有粉末状、丝状等，应用最广泛的是粉末状材料，主要分为金属粉末、陶瓷粉末以及两者复配的复合粉末，而金属粉末由于对碳钢、不锈钢、铸钢等多种基材具有良好的适应性因此研究最多。以金属粉末中的自熔性合金粉末为例，最具代表性的为镍基、钴基、铁基粉末：铁基合金粉末虽然价格较低，但是其各项性能都不如镍基和钴基粉末；钴基合金粉末耐高温、耐磨和耐腐蚀性能最好，但是价格较高；镍基粉末耐热性、耐腐蚀性能较好但是耐高温性能较差，价格较为适中。

目前，液压支架油缸表面采用激光熔覆技术，常用铁基合金粉末，粉末成分包括C、Si、Cr、Ni、Mo、V和Fe，具体组成为C：0.1~0.155%、Si：1.0~1.53%、Cr：17.5~19.4%、Ni：2.45~3.48%、Mo：0.31~0.5%、V：0.01~0.05%，余量为铁。铁基粉末中含Cr量决定了成本，现有常用铁基粉末的含Cr量较高，成本较高，且现有铁基合金粉末的硬度、耐磨、耐腐蚀和焊接性能一般。

发明内容

本发明针对现有激光熔覆技术不足，提出一种能够提高激光熔覆层耐腐蚀、耐磨性能和硬度的激光熔覆铁基合金粉末，通过配方配比优化使得这种合金粉末在完全不牺牲、甚至提高其硬度、耐磨、耐腐蚀和焊接性能的同时，实现了其中Cr元素成分含量的缩减，进而有效降低了成本，同时还提高了其硬度、耐磨、耐腐蚀和焊接性能，本发明进一步提出这种激光熔覆铁基合金粉末的制备方法与用途，使其能够被广阔的推广应用。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种激光熔覆铁基合金粉末，所述激光熔覆铁基合金粉末由C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、N、Cu、B和Fe组成，且各组份的质量百分比含量为：

C：0.1%～0.2%；

Si：0.95%～1.07%；

Mn：0.2045%～0.31%；

Cr：14.61%～16.242%；