[发明专利]提升铸铁耐蚀及耐磨性能的方法及铸铁材料

说明书

本发明公开了提升铸铁耐蚀及耐磨性能的方法及铸铁材料，涉及激光熔覆技术领域。提升铸铁耐蚀及耐磨性能的方法，包括：采用激光熔覆的方法，在铸铁的基体表面依次形成过渡层和耐磨层；其中，过渡层所采用的激光熔覆粉末选自和基体及强化层有较大固溶度的纯金属粉末，比如镍粉末、铜粉末等，耐磨层所采用激光熔覆粉末为铁基合金粉末。通过对过渡层和耐磨层的激光熔覆粉末进行优化，能够使过渡层金属和铸铁基体和耐磨层均有较大的固溶度，可以最大限度的降低熔覆金属中脆性相的生成，能够严格控制熔覆层内气孔和裂纹的生成，提升铸铁构件的服役性能。

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，具体而言，涉及提升铸铁耐蚀及耐磨性能的方法及铸铁材料。

背景技术

铸铁材料具有熔点低、流动性好等特点，这使得其铸造性能优良；此外，由于铸铁切削加工性能良好且价格相对便宜，在管道、泵壳、法兰、容器、填料箱体及压盖等机械装备中有着广泛的应用。然而，铸铁耐蚀性能、耐磨性能不好，在耐蚀及耐磨性要求较高的服役环境中使用时容易发生损伤甚至失效，所以需要对铸铁试件进行表面改性，以提升其耐蚀和耐磨性能。

激光熔覆沉积技术作为当前先进的表面改性技术之一，它利用高能量密度的激光束熔化沉积材料，实现熔覆层和基体的冶金结合，可以在基体表面制备一种组织和性能完全不同于基体的涂层，从而改善构件的性能，提升其服役寿命。然而，铸铁中由于碳含量较高，且还含有较多的硅、锰、磷、硫等杂质元素，直接用激光熔覆在其表面制备耐蚀及耐磨的涂层时，涂层内部易生成大量的裂纹、气孔等缺陷。

常规激光熔覆具有光斑直径大、熔覆速率慢的特点，这使得基体易发生大面积熔化。此外，大量的碳、硅、锰、磷、硫等基体元素进入熔覆层内，熔覆层内会有较多脆性相的形成，更易导致气孔及裂纹的缺陷生成，极大降低涂层的性能，严重的裂纹生成甚至直接导致熔覆层的剥离。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供提升铸铁耐蚀及耐磨性能的方法及铸铁材料，旨在有效抑制熔覆层中裂纹的形成。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种提升铸铁耐蚀及耐磨性能的方法，包括：采用激光熔覆的方法，在铸铁的基体表面依次形成过渡层和耐磨层；其中，所述过渡层所采用的激光熔覆粉末选自镍粉末和铜粉末中至少一种，耐磨层所采用激光熔覆粉末为铁基合金粉末。

第二方面，本发明提供一种铸铁材料，包括铸铁基体和位于铸铁基体上的强化涂层，强化涂层包括过渡层和耐磨层，强化涂层通过前述实施方式中的方法制备形成。

本发明具有以下有益效果：通过在铸铁表面通过激光熔覆的方法形成过渡层和耐磨层，通过对过渡层和耐磨层的激光熔覆粉末进行优化，能够使过渡层金属和铸铁基体和耐磨层均有较大的固溶度，可以最大限度的降低熔覆金属中脆性相的生成，能够严格控制熔覆层内气孔和裂纹的生成，提升铸铁构件的服役性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为在HT250铸铁表面高速激光熔覆纯镍过渡层之后的实物图；

图2为在HT250铸铁表面纯镍过渡层之上熔覆耐磨层之后的实物图；

图3为HT250铸铁表面熔覆纯镍过渡层+耐磨层后的截面组织图；

图4为在HT250铸铁表面高速激光熔覆纯铜过渡层之后的实物图；

图5为在HT250铸铁表面纯铜过渡层之上熔覆耐磨层之后的实物图；