[发明专利]一种超高速激光熔覆用石墨烯/镍基复合粉末及制备方法

说明书

本发明公开的一种超高速激光熔覆用石墨烯/镍基复合粉末，由一定量的镍基基体粉末及一定量的石墨烯组成，石墨烯的质量是镍基基体粉末质量0.05～0.2％；其中，镍基基体粉末，按质量百分比由以下组分组成：Cr 18.0～22.0％，Mo 8.0～10.0％，Nb 3.0～4.0％，Si 0.1～0.5％，Fe 1.0～3.0％，余量为Ni，上述各组分质量百分比之和为100％。该粉末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。本发明还提供了该种超高速激光熔覆用石墨烯/镍基复合粉末的制备方法。

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石墨烯/镍基复合粉末，还涉及该种超高速激光熔覆用石墨烯/镍基复合粉末的制备方法。

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。以上这些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。因此，开发一种高硬度、高塑韧性的高速激光熔覆用专用粉末，具有重要的工程实际意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种超高速激光熔覆用石墨烯/镍基复合粉末，该粉末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。

本发明的另一个目的是提供一种超高速激光熔覆用石墨烯/镍基复合粉末制备方法。

本发明所采用的技术方案是，一种超高速激光熔覆用石墨烯/镍基复合粉末，由一定量的镍基基体粉末及一定量的石墨烯组成，石墨烯的质量是镍基基体粉末质量0.05～0.2％；其中，镍基基体粉末，按质量百分比由以下组分组成：Cr 18.0～22.0％，Mo 8.0～10.0％，Nb 3.0～4.0％，Si 0.1～0.5％，Fe 1.0～3.0％，余量为Ni，上述各组分质量百分比之和为100％。

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石墨烯/镍基复合粉末的制备方法，具体步骤如下：

步骤1：配置镍基基体粉末，具体为：按质量百分比分别称取Cr18.0～22.0％，Mo8.0～10.0％，Nb 3.0～4.0％，Si 0.1～0.5％，Fe 1.0～3.0％，余量为Ni，上述各组分质量百分比之和为100％；

步骤2：将步骤1称取的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：按步骤3筛分后的合金粉末质量的0.05～0.2％称取石墨烯，将石墨烯与步骤3筛分后的合金粉末一起置于行星式球磨机中进行球磨处理；

步骤5：对球磨后的复合粉末进行粒度筛分，使筛分后的合金粉末在一定的粒度范围内；

步骤6：对步骤5制备的粉末进行真空包装，待用。

本发明的特征还在于，

步骤2中，气雾化方法制粉具体为：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。