[发明专利]一种用于激光熔覆的铁基合金粉末及其制备方法

说明书

本发明公开一种用于激光熔覆的铁基合金粉末及其制备方法，该粉末按重量百分比包括如下元素：C：0.05～0.2％；Cr：10.6～15.6％；Ni：1.5～2.5％；Mo：10.5～15.4％；Mn：0.4～0.6％；B：0.9～1.2％；Si：0.8～1.0％；V：2.9～4.2％；余量为Fe及不可避免的杂质。该制备方法包括原料称重、熔炼、浇钢、惰性气体保护雾化、气流分级和筛分等步骤，通过上述制备方法制备的合金粉末具有优良的硬度、抗裂性和耐腐蚀性能。

技术领域

本发明属于激光熔覆领域，具体涉及一种用于激光熔覆的铁基合金粉末及其制备方法。

背景技术

激光熔覆是指以不同的添料方式(预制法和同步送粉法)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，对基体表面进行改性与修复。

目前，零件的耐蚀、耐磨涂层主要是通过硬铬的电镀、热喷涂或其它堆焊技术来修复。不过，这些技术的应用将会逐渐由于环境，健康等问题被取而代之。2017年9月起，铬(VI)涂层必须经过严格的官方批准方可使用，而将来将会彻底禁用。随着激光熔覆技术的研制和推广，将革命性替代传统的涂层制备工艺，可以精确制备大尺寸、厚涂层。一方面是激光熔覆技术的升级与换代，另一方面是应用领域的拓展与普及。以煤炭液压支架的激光熔覆修复为例，我国煤炭产量逐年增加，2012年产煤总量已达到37.5亿吨，与之配套的煤炭机械也呈迅速发展之势，中煤集团、郑煤集团、太原煤机、北京煤机以及佳木斯煤机等大型煤机企业生产液压支架15-20万套(台)，配套的立柱数量在20-25万支。可以预见，激光熔覆新工艺、新材料有着广阔的市场前景。

将激光熔覆这种先进的增材制造技术，结合耐磨防腐多组元合金粉末，可以对失效的各种构件进行成功修复和强化，使其恢复并提高使用功能。关键问题是寻求或提供激光熔覆所需要的合适的合金粉末材料，该粉末材料除具有所需的性能外，还要适合大面积、厚尺度、无缺陷激光熔覆加工处理。目前关于利用激光熔覆或激光再制造工艺进行设备零部件修复的专利和报道已很多，对于雾化法制备合金粉末用于同步送粉激光熔覆的研究也被证实是制备大面积、厚尺寸涂层的重要手段之一。然而，该项技术一直未能彻底地解决如下问题，一是送粉法激光熔覆要求粉末的粒度分布均匀，球形度好，否则将无法形成厚度均匀一致的涂层；二是在成分设计方面要考虑熔覆层高硬度与高韧性兼顾，具有较好抗裂性的问题；三是在工艺控制方面要考虑熔覆层回火软化和溶质元素再分配导致的耐蚀性下降的问题。

因此，现有技术有待于进一步改进和发展。

发明内容

本发明提出了一种用于激光熔覆的铁基合金粉末及其制备方法，以解决现有工艺所制粉末粒度分布不均匀，存在卫星球的问题，以及熔覆层无法兼顾硬度与韧性、耐磨与防腐的问题，并解决大面积、厚尺度熔覆层抗裂性较差的问题。

本发明是这样实现的：

在第一方面，本发明提供了一种用于激光熔覆的铁基合金粉末，按重量百分比包括如下元素：

C：0.05～0.2重量％；

Cr：10.6～15.6重量％；

Ni：1.5～2.5重量％；

Mo：10.5～15.4重量％；

Mn：0.4～0.6重量％；

B：0.9～1.2重量％；

Si：0.8～1.0重量％；

V：2.9～4.2重量％；

余量为Fe及不可避免的杂质。

优选地，所述Cr的含量为12.6～13.6重量％；

优选地，所述Mo的含量为12.5～13.4重量％；