專利名稱：一種激光熔覆導(dǎo)電輥用鎳基合金粉末的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料科學(xué)，提供一種硬度適中、抗氧化、耐腐蝕、耐磨削性優(yōu) 良、具有優(yōu)越熔覆性能的激光熔覆導(dǎo)電輥用鎳基合金粉末。
背景技術(shù)：
激光熔覆作為一種先進(jìn)的再制造技術(shù)，隨著激光器功率和穩(wěn)定性的不斷提 高，得到了迅速推廣和廣泛應(yīng)用。激光熔覆是在金屬表面獲得與基體牢固冶金 結(jié)合，且無氣孔、裂紋等缺陷的高性能表面覆層的先進(jìn)再制造技術(shù)，它可以將 高熔點(diǎn)的合金材料熔覆在低熔點(diǎn)的基材表面，也可以在低成本基材上制備出高 性能的表面涂層，以取代大量高級(jí)、高性能的整體材料，節(jié)約貴重金屬，降低 零部件成本。激光熔覆解決了許多常規(guī)方法很難加工或無法加工的問題，為產(chǎn) 品再制造提供了一種技術(shù)獨(dú)特、先進(jìn)有效的方法。
目前，國內(nèi)外市場上激光熔覆專用的合金粉末并不多見，尤其是具有硬度 適中、易于加工、綜合性能優(yōu)越穩(wěn)定等特性的鎳基合金粉末更是絕無僅有。基 本上是采甩噴焊或噴涂用合金粉末，或是在這些粉末的基礎(chǔ)上，按不同比例加 以調(diào)配，并以機(jī)械混粉的形式配制所需的各種鎳基合金粉末。
這些混合粉存在諸如混合不均勻、顆粒度差異大、熔點(diǎn)不同、成份偏差、 膨脹系數(shù)不同等問題，導(dǎo)致在實(shí)際熔覆中無法控制裂紋、氣孔、偏析、性能不 穩(wěn)、不易機(jī)加等缺陷。市場期盼一種價(jià)格適中、性能優(yōu)良穩(wěn)定、硬度合適、機(jī) 加方便的鎳基合金粉末，專用于激光熔覆，解決電鍍鋅機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備導(dǎo)電輥實(shí) 際修復(fù)中優(yōu)選覆層材料問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種硬度適中、抗氧化、耐腐蝕、耐磨削性能穩(wěn)定、 具有導(dǎo)電特性的激光熔覆用鎳基合金粉末，專用于采用激光熔覆方法，修復(fù)導(dǎo) 電輥部件這種再制造技術(shù)的操作。
本發(fā)明激光熔覆導(dǎo)電輥用鎳基合金粉末材料，其特征在于所述材料激光
熔覆用鎳基合金粉末是在鎳鉻鎢鉬合金基礎(chǔ)上，添加Co、 V、 Si、 Mn、 Fe等元
素進(jìn)行合金基體強(qiáng)化的。
本發(fā)明激光熔覆導(dǎo)電輥用鎳基合金粉末材料，其特征在于所述鎳基合金 粉末材料是在上述合金成份基礎(chǔ)上，至少添加稀土微量元素Y203 、 La203 、 Ce 和Hf中的至少兩種進(jìn)行基體晶粒細(xì)化和晶界強(qiáng)化的。
通過添加合金基體強(qiáng)化元素、晶粒細(xì)化晶界強(qiáng)化元素，并調(diào)整各元素的百 分比含量，使合金獲得優(yōu)越的綜合性能。從而實(shí)現(xiàn)了合金在具有適中硬度、強(qiáng) 度和導(dǎo)電性能的同時(shí)，又降低了合金熔點(diǎn)，增加了耐磨、耐蝕性能。從根本上 解決并提高了合金粉末在激光熔覆層中的抗裂性、成型性、工藝穩(wěn)定性和成份 均勻性，滿足了修復(fù)部件對熔覆層耐溫、耐蝕、耐磨、耐疲勞、導(dǎo)電和較高強(qiáng) 度等的綜合性能要求。
本發(fā)明激光熔覆導(dǎo)電輥用鎳基合金粉末材料是通過真空熔煉、氣霧化、篩 選等工序精心制備的，粒度是100 270目。
本發(fā)明激光熔覆導(dǎo)電輥用鎳基合金粉末，所述材料的化學(xué)成份中主要含有 Ni、 Cr、 Mo、 W、 Co、 V、 Fe、 Si、 Mn元素，合金成份中還含有適量的稀土元 素￥203 、 La203 、 Ce和Hf中的至少兩種。上述材料的化學(xué)成份(重量百分
比)為Cr: 23 25%;Mo: 14 16%; W: 5~8%; Fe: 6 10%; Co: 3 5%; V:
0.1~0線Mn: 0.5 2%; Si: 0.2 2%; Y203: 0.1~0.5%; Hf: 0.1~0.5%; La203: 0.1 0.5%; Ce: 0.卜0.5%; Ni:余量。
制備激光熔覆導(dǎo)電輥用鎳基合金粉末的方法包括以下過程
將金屬Ni、 Cr、 Mo、 W、 Co、 V、 Fe、 Si、 Mn及稀土元素Y203 、 La203 、 Ce和Hf中的至少兩種。按上述重量百分比提取后放入中頻感應(yīng)爐內(nèi)，在氬氣氣 氛下加熱到1450—1550°C，使粉末完全融化并混合均勻，將熔融的金屬液流注 入水霧化設(shè)備的漏包坩堝，在漏包坩堝的下方置有水霧化噴嘴，當(dāng)熔融的金屬 液流通過導(dǎo)流嘴流經(jīng)噴嘴時(shí)，被噴嘴射出的高速水流擊碎成小液滴、隨后合金 液滴落在水中凝固成粉末。
本發(fā)明激光熔覆導(dǎo)電輥用鎳基合金粉末，在實(shí)際熔覆操作中可以采用 2000~5000W橫流連續(xù)C02激光器，在電鍍鋅機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備導(dǎo)電輥零件上熔覆中
使用。應(yīng)用所述粉末材料的熔覆工藝參數(shù)是功率1600~4500W，焦距
300~400mm，光斑直徑3 6mm，掃描速度240 400mm/min，置粉厚度 0.3 0.8mm。
本發(fā)明激光熔覆導(dǎo)電輥用鎳基合金粉末材料，主要應(yīng)用于冶金行業(yè)電鍍鋅 機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備導(dǎo)電輥零件的激光修復(fù)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于所述材料激光熔覆導(dǎo)電輥用鎳基合金粉末是在鎳鉻鴇 鉬合金基礎(chǔ)上，添加合金基體強(qiáng)化元素、晶粒細(xì)化和晶界強(qiáng)化元素，并調(diào)整各 元素的百分比含量。通過多種強(qiáng)化手段，強(qiáng)化合金基體，又改進(jìn)了晶界質(zhì)量， 使合金獲得良好的綜合性能。從而實(shí)現(xiàn)了合金在具有適中硬度和強(qiáng)度的同時(shí)， 又降低了合金熔點(diǎn)，增加了抗氧化、耐磨、耐蝕性能，還具有一定的導(dǎo)電性能。 從根本上解決并提高了合金粉末在激光熔覆層中的抗裂性、成型性、工藝穩(wěn)定 性和成份均勻性，滿足了修復(fù)部件對熔覆層應(yīng)具有抗氧化、耐蝕、耐磨、耐疲 勞和適中硬度與強(qiáng)度、 一定導(dǎo)電性等綜合性能要求。該粉末材料適用電鍍鋅機(jī) 組關(guān)鍵設(shè)備導(dǎo)電輥零件激光熔覆，解決了導(dǎo)電輥腐蝕磨損后的修復(fù)難題，為冶 金行業(yè)成功修復(fù)失效后的導(dǎo)電輥零件提供了一種行之有效的便捷方法。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
一種激光熔覆導(dǎo)電輥用鎳基合金粉末，按合金成份中包括有Ni 、 Cr、 Mo、 W、 Co、 V、 Fe、 Si、 Mn元素，合金成份中還含有稀土元素Y203 、 La203 、
Ce，其化學(xué)成份按重量百分比為Cr: 23%;Mo: 14%; W: 5%; Fe: 7%;
Co: 3%; V: 0.2%; Mn: 0.8%; Si: 0.5%; Y203: 0.3%; La203: 0.3%; Ce:
0.3%; Ni:余量。
其制備方法，包括以下過程
1、 將金屬Ni、 Cr、 Mo、 W、 Co、 V、 Fe、 Si、 Mn及稀土元素Y203、 La203、 Ce按上述重量百分比配比，準(zhǔn)備好制作金屬粉末的原材料。
2、 啟動(dòng)中頻，按熔煉工藝的要求，放入金屬開始熔煉， 一般容易氧化的金 屬在熔化的后期放入。熔化溫度大約在1400-1450°C。
3、 當(dāng)本爐的金屬全部在爐內(nèi)熔化后，進(jìn)行造渣，去除金屬液中的雜質(zhì)。
4、 然后進(jìn)入精煉期進(jìn)行精煉，澆注前加入脫氧劑進(jìn)行脫氧。
5、 澆注鋼錠，脫模冷卻后，分析化學(xué)成份。合格后轉(zhuǎn)入下道工序。
6、 將合金料重新裝入制粉設(shè)備的熔煉爐中，經(jīng)過熔煉—除渣—脫氧—精煉 后，開始進(jìn)行金屬粉末的霧化，正常的霧化時(shí)間在五 二十分鐘左右。
7、 將來自氣瓶的高壓氣體作為氣刀，對熔化后經(jīng)漏嘴約束后成一細(xì)流的熔
融金屬液流進(jìn)行切割，霧化成極微小的金屬液滴，最后凝固成合金粉末。
8、 凝固后的金屬粉末，在高溫時(shí)還是相當(dāng)容易氧化的，所以須在無氧或低 氧的環(huán)境下讓其冷卻到室溫，才能減少粉末的含氧量。
9、 干燥后的金屬粉末，先取樣進(jìn)行化學(xué)成份的化驗(yàn)，如果合格，再按用戶 的要求進(jìn)行篩分，包裝入庫。
實(shí)施例二
一種激光熔覆導(dǎo)電輥用鎳基合金粉末，按合金成份中包括有Ni 、 Cr、 Mo、 W、 Co、 V、 Fe、 Si、 Mn元素，合金成份中還含有稀土元素Y203 、 Hf 、
Ce，其化學(xué)成份按重量百分比為Cr: 24%;Mo: 15%; W: 7%; Fe: 8%; Co: 4%; V: 0.4%; Mn: 1.2%; Si: 1.2%; Y203: 0.4%; Hf: 0.4%; Ce: 0.4%;
Ni:余量。
其制備方法與實(shí)施例一相同。
一種激光熔覆導(dǎo)電輥用鎳基合金粉末，按合金成份中包括有Ni 、 Cr、 Mo、 W、 Co、 V、 Fe、 Si、 Mn元素，合金成份中還含有稀土元素La203、 Ce、
Hf，其化學(xué)成份按重量百分比為Cr: 25%;Mo: 16%; W: 8%; Fe: 9%; Co: 5%; V: 0.5%; Mn: 1.5%; Si: 1.8%; La203: 0.5%;恥0.5%; Ce: 0.5%; Ni:余量。
其制備方法與實(shí)施例一相同。
權(quán)利要求
1、激光熔覆導(dǎo)電輥用鎳基合金粉末，其特征在于所述材料的化學(xué)成份中主要含有Ni、Cr、Mo、W、Co、V、Fe、Si、Mn元素，合金成份中還含有適量的稀土元素Y2O3、La2O3、Ce和Hf中的至少兩種；上述材料按重量百分比為Cr23～25％；Mo14～16％；W5～8％；Fe6～10％；Co3～5％；V0.1～0.6％；Mn0.5～2％；Si0.2～2％；Y2O30.1～0.5％；Hf0.1～0.5％；La2O30.1～0.5％；Ce0.1～0.5％；Ni余量。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光熔覆導(dǎo)電輥用鎳基合金粉末，其特征在于其化學(xué)成份按重量百分比為Cr: 23%;Mo: 14%; W: 5%; Fe: 7%; Co: 3%;V: 0.2%; Mn: 0.8%; Si: 0.5%; Y203: 0.3%; La203: 0.3%; Ce: 0.3%; Ni:余量。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆導(dǎo)電輥用鎳基合金粉末，其特征在于其化學(xué)成份按重量百分比為Cr: 24%; Mo: 15%; W: 7%; Fe: 8%; Co: 4%; V: 0.4%; Mn: 1.20/o; Si: 1.2%; Y203: 0.4%; Hf: 0.4%;Ce: 0.4%;Ni:余量。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆導(dǎo)電輥用鎳基合金粉末，其特征在于其化學(xué)成份按重量百分比為Cr: 25%;Mo: 16%; W: 8%; Fe: 9%; Co: 5%; V: 0.50/o; Mn: 1.5%; Si: 1.8%; La203: 0.5%;恥0.5%; Ce: 0.5%;Ni:余量。
全文摘要
激光熔覆導(dǎo)電輥用鎳基合金粉末，所述材料的化學(xué)成分中主要含有Ni、Cr、Mo、W、Co、V、Fe、Si、Mn元素，合金成分中還含有適量的稀土元素Y₂O₃、La₂O₃、Ce和Hf中的至少兩種；上述材料按重量百分比為Cr23～25％；Mo14～16％；W5～8％；Fe6～10％；Co3～5％；V0.1～0.6％；Mn0.5～2％；Si0.2～2％；Y₂O₃0.1～0.5％；Hf0.1～0.5％；La₂O₃0.1～0.5％；Ce0.1～0.5％；Ni余量。本發(fā)明通過多種強(qiáng)化手段，強(qiáng)化合金基體，又改進(jìn)了晶界質(zhì)量，使合金獲得良好的綜合性能。從而實(shí)現(xiàn)了合金在具有適中硬度和強(qiáng)度的同時(shí)，又降低了合金熔點(diǎn)，增加了抗氧化、耐磨、耐蝕性能，還具有一定的導(dǎo)電性能。為冶金行業(yè)成功修復(fù)失效后的導(dǎo)電輥零件提供了一種行之有效的便捷方法。
文檔編號(hào)C23C24/10GK101187023SQ200710158808
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者江 陳, 陳常義 申請人:沈陽大陸激光技術(shù)有限公司