專利名稱：硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末及其制備方法
硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鎳基合金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種激光熔覆合金粉末及其制備方法，特別是一種特別是一種硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末及其制備方法，該硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末適用于激光熔覆高沖擊、高耐磨工況零部件。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，金屬材料的磨損與腐蝕會(huì)出現(xiàn)在各個(gè)領(lǐng)域，是破壞機(jī)械零部件、工程構(gòu)件的二大主要方式之一，腐蝕將會(huì)導(dǎo)致機(jī)械零件的大量消耗，而磨損則是導(dǎo)致機(jī)械零件失效的重要原因之一。它們?cè)趽p耗大量金屬材料的同時(shí)，也浪費(fèi)了大量資源，在經(jīng)濟(jì)損失中占據(jù)非常大的比重。
高溫、腐蝕、摩擦和磨損引起的工程構(gòu)件的失效大多發(fā)生在表面，這一現(xiàn)象促使材料科學(xué)工作者對(duì)材料表面的極大關(guān)注，并促使材料表面改性技術(shù)的迅猛發(fā)展。人們希望在材料整體保持足夠的韌性和強(qiáng)度的同時(shí)，使材料表面獲得較高的、特定的使用性能，如耐磨、耐蝕和抗氧化等。
據(jù)報(bào)道，目前，在全世界工業(yè)化國(guó)家中，在磨損上消耗的能量占總能量的二分之一，約有60% 80%的機(jī)械零部件由于磨損而失效。在一個(gè)高度發(fā)達(dá)的工業(yè)化國(guó)家，每年因磨損所造成的經(jīng)濟(jì)損失幾乎占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的1% 2%。例如，美國(guó)平均每年由于磨損造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)200億美元；英國(guó)平均每年由磨損造成的經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)51500萬(wàn)英鎊。在我國(guó)，由磨損造成的經(jīng)濟(jì)損失同樣也相當(dāng)嚴(yán)重。僅據(jù)石油、化工、煤炭、電力、農(nóng)機(jī)等部門(mén)粗略統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年就有高達(dá)數(shù)百萬(wàn)噸的鋼材消耗在磨損上，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到200 300億元之多。所以說(shuō)，金屬材料的磨損影響著機(jī)械零件的性能質(zhì)量和使用壽命，進(jìn)而影響著這些機(jī)械零件在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力。
同時(shí)，金屬腐蝕問(wèn)題也遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，從尖端科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，從日常生活中的應(yīng)用到國(guó)防工業(yè)的制造，凡是使用金屬材料的地方，都不同程度上存在著腐蝕問(wèn)題。據(jù)有關(guān)專家統(tǒng)計(jì)，全球每一分半鐘就有一噸鋼材被腐蝕成鐵銹。例如，1975年，美國(guó)每年由腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)820億美元，占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的4.9%;1995年，美國(guó)由于腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失直線上升到3000億美元。統(tǒng)計(jì)表明，在一個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的2% 4%，超過(guò)水災(zāi)、火災(zāi)、地震、和咫風(fēng)等所有自然災(zāi)害造成的損失的總和。雖然我國(guó)僅為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，但由于腐蝕帶來(lái)的損失也相當(dāng)可觀，每年大約5000億元人民幣，約占我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值的6%左右。僅在石油與天然氣領(lǐng)域每年由腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失就約100億元，煤炭工業(yè)每年由腐蝕造成的資金浪費(fèi)約為55.6億元，而電力系統(tǒng)每年的腐蝕損失則近17億元。
因此，從有限的資源與能源出發(fā)，現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)要求機(jī)械零部件具有足夠的耐磨耐蝕性能，可以在高溫、高負(fù)荷等極其惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間工作，因此解決金屬的磨損與腐蝕問(wèn)題已迫在眉睫。
激光熔覆陶瓷技術(shù)可以將金屬高的強(qiáng)韌性、 良好的工藝性與陶瓷材料優(yōu)異的耐磨、耐蝕、耐高溫和抗氧化特性有機(jī)結(jié)合起來(lái)，為最有價(jià)值和競(jìng)爭(zhēng)力的表面強(qiáng)化技術(shù)，也是激光熔覆技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。
激光熔覆是一項(xiàng)新興、迅猛發(fā)展的技術(shù)，它是在高能量密度激光束照射下，基體表面一薄層與根據(jù)需要加入的合金同時(shí)熔化，形成厚度為10 1000 μ m表面熔化層，快速凝固以滿足某一特殊性能要求的工藝方法，是集激光加熱熔化、熔池中物質(zhì)交互作用及快速凝固成型等多學(xué)科交叉的一門(mén)新技術(shù)，此技術(shù)在表面處理方面得到較細(xì)致的研究。
由于局部表面受熱密度大，光斑直徑小，受熱時(shí)間短，故工件表面上熔化區(qū)很小，傳到工件內(nèi)部熱量少，熔化區(qū)內(nèi)存在很大的溫度梯度，冷卻速度可達(dá)IO4 109°C /S。正是由于快速凝固，賦予合金不同于正常凝固的特點(diǎn)。作為表面改性手段之一的激光熔覆，適于各類(lèi)金屬的表層改性和修復(fù)。激光表面熔覆能保持原涂層合金成份(稀釋率5 8%)，僅在重熔區(qū)與基體的交界處存在很有限的相互擴(kuò)散區(qū)，而此擴(kuò)散區(qū)正是實(shí)現(xiàn)涂覆層與基體的冶金結(jié)合所必須的。它能把高性能的合金粉末涂覆在普通材料(工件)上，從而獲得優(yōu)異特性的表面涂層(如耐熱、耐蝕、耐磨、抗沖擊等優(yōu)良涂層)。
與傳統(tǒng)的表面改性(熱噴涂、等離子噴涂等)技術(shù)相比，它主要有以下優(yōu)點(diǎn):界面為冶金結(jié)合；組織極細(xì)；熔覆層成分均勻及稀釋度低；覆層厚度可控；熱畸變??；易實(shí)現(xiàn)選區(qū)熔覆和工藝過(guò)程易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。在表面改性技術(shù)中，激光熔覆已成為比較活躍的研究領(lǐng)域。
激光表面涂層技術(shù)是七十年代中期發(fā)展起來(lái)的材料表面工程領(lǐng)域的前沿課題之一，國(guó)內(nèi)外正在蓬勃發(fā)展。隨著高功率激光器及配套技術(shù)的發(fā)展與完善，它已從實(shí)驗(yàn)室研究逐步走向工業(yè)應(yīng)用，在未來(lái)材料表面改性領(lǐng)域?qū)⒕哂袕?qiáng)大的生命力。激光熔覆既可用于傳統(tǒng)材料的表面改性，提升材料的性能，又可用于表面失效零件的修復(fù)，故可用的基體材料十分廣泛，如碳鋼、合金鋼、鑄鐵以及鋁合金、銅合金、鎳基高溫合金等。此外，材料科研人員還開(kāi)發(fā)了非晶態(tài)及準(zhǔn)晶涂層等。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)激光技術(shù)在傳統(tǒng)材料表面的改性研究較多，高合金鋼、高溫合金表面改性的研究也有報(bào)道，然而應(yīng)用激光熔覆修復(fù)一些機(jī)械零部件的實(shí)際工程應(yīng)用卻有待于進(jìn)一步推廣，主要原因是激光熔覆過(guò)程中常有裂紋、涂層不均勻等問(wèn)題，有待于科技工作者更深一步研究。
激光熔覆層材料的狀態(tài)一般有粉末狀、絲狀、膏狀等。另外還可將金屬板材、粉末冶金制品、鋼帶和焊條等作為熔覆材料，其中合金粉末在激光熔覆技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛。
視工件的實(shí)際使用環(huán)境條件不同，對(duì)工件表面涂層的性能要求也不一樣。激光熔覆合金體系主要有鐵基合金、鎳基合金、鉆基合金及復(fù)合合金粉末等。鐵基合金粉末適于要求局部耐磨且容易變形的零件；鎳基合金適于要求局部耐磨、耐熱腐蝕及抗熱疲勞的構(gòu)件，所需的激光功率密度要比熔覆鐵基合金的略高；鉆基合金涂層適于要求耐磨、耐蝕和抗熱疲勞的零件；陶瓷涂層在高溫下有較高的強(qiáng)度，且熱穩(wěn)定性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，適用于耐磨、耐蝕、耐高溫和抗氧化性的零件。
耐磨涂層是激光熔覆陶瓷涂層中研究得最早也是最多的I種。Ni基、Co基、Fe基自熔合金雖然本身就具有良好的耐磨、耐蝕、耐熱性能，利用它們的激光熔覆層進(jìn)行材料表面強(qiáng)化的研究報(bào)道已經(jīng)很多。但在滑動(dòng)、沖擊磨損和磨粒磨損嚴(yán)重的條件下，單純的Ni基、Co基、Fe基自熔性合金已不能勝任使用要求。
復(fù)合材料是一種新型的表面強(qiáng)化工程材料，金屬與金屬、金屬與陶瓷 、陶瓷與陶瓷等，合金粉末之間以及合金粉末與陶瓷之間的搭配的選擇范圍十分廣泛。為此近年來(lái)國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了在上述激光熔覆的合金粉末體系中加入一定含量的各種高熔點(diǎn)的碳化物、氮化物、硼化物和氧化物陶瓷顆粒，制成金屬陶瓷復(fù)合涂層甚至純陶瓷涂層，以提高熔覆層的耐磨性。
盡管采用復(fù)合材料進(jìn)行激光熔覆可制備高性能的復(fù)合材料涂層，但目前國(guó)內(nèi)大多仍然處于實(shí)驗(yàn)室的研究中，而且其制備工藝大多都是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采用將鎳基自熔合金與一定含量的WC粉末混合均勻，然后加入飽和松節(jié)油或自制的有機(jī)粘結(jié)劑，調(diào)成料漿或膏狀，預(yù)涂覆于工件上，然后進(jìn)行激光熔覆或燒結(jié)。其所加入的硬質(zhì)顆粒較大、密度與基體金屬不同，顆粒在熔覆層中的分布往往不均勻，通常呈現(xiàn)梯度分布；所加的顆粒材料與基體的潤(rùn)濕性、穩(wěn)定性、膨脹系數(shù)及化學(xué)反應(yīng)活性等均導(dǎo)致熔覆層的組織與性能的不均勻性。且所制備的組合粉末由于各組元比重相差懸殊，因而在貯存、運(yùn)輸和使用過(guò)程中而易產(chǎn)生偏析。無(wú)法進(jìn)行商品化市場(chǎng)供應(yīng)，目前在市場(chǎng)上尚未見(jiàn)有顆粒增強(qiáng)激光熔覆專用粉末商品銷(xiāo)售。由于上述原因，至今尚未見(jiàn)激光熔覆專用組合粉末，從而制約了激光熔覆在高耐磨工況領(lǐng)域上的應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，開(kāi)發(fā)一種能夠滿足工程機(jī)械嚴(yán)重磨粒磨損工況條件下所需的一種硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末及其制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可以通過(guò)以下基本化學(xué)成分的設(shè)計(jì)和添加硅化物顆粒對(duì)激光熔覆鎳基合金粉末進(jìn)行增強(qiáng)和相應(yīng)的制備技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明所提供的一種硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末由基體合金粉末與硅化物增強(qiáng)顆粒和粘結(jié)劑所組成，其配比為:50 98%基體合金粉末，I 45%的SiC或Si 3N4、MoSi2、CoSi2其中之一或二種以上的組合混合體粉末，I 5%的粘結(jié)劑制備成組合粉末；其中基體合金的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為；
0.4 0.8% C，2 3% Si, I 3% B、12 18% Cr,6 8% Cu,0.5 1% Sn，10 15% Fe,0.1 1.2% MgO,0.2 2% CaF2,Ce02、Y302、La203 其中之一或二種以上的組合< 0.9%> Ni余量和不可避免的雜質(zhì)元素；
本發(fā)明所提供的激光熔覆高韌性耐磨鎳基合金粉末及其制備方法，其制備工藝步驟是:
基體合金粉末制備一添加氧化物顆粒一添加粘結(jié)劑一攪拌球磨一組合粉末一干燥一破碎一篩分；具體工藝步驟如下:
(I)基體合金制備
基體合金粉末制備的工藝流程為:配料一熔煉一霧化一干燥一篩分；
配料:原料為純鎳、石墨粉、卩60、卩68、卩651、(:11、511、]\%0、0&卩2、0602、￥302、1^203；
熔煉:將上述配制好的原料在真空感應(yīng)爐或中頻感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，熔化溫度約為1250°C _1350°C，控制碳含量達(dá)到要求，爐前調(diào)整成分合格后，出爐溫度1200 1280°C ；
霧化:采用惰性氣或高壓水霧化，霧化孔徑5 10mm，霧化壓力，10 14MPa ；
干燥:所用設(shè)備是遠(yuǎn)紅外烘干機(jī)，烘干溫度為220°C 280°C ；
篩分: 由篩粉機(jī)篩出粒度范圍為+150目 -350目的粉末作為成品粉；
(2)添加硅化物顆粒
選取粒度范圍為+150目 -350目的市售SiC或Si3N4、MoSi2、CoSi2其中之一或二種以上的組合混合體粉末作為增強(qiáng)硬質(zhì)顆粒；
(3)添加粘結(jié)劑
采用熱固型的酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂或水玻璃做粘結(jié)劑，加入環(huán)己酮或甲醇溶劑，使其溶解成樹(shù)脂溶液；
(4)攪拌球磨
將制備好的基體合金粉末和SiC或Si3N4、MoSi2, CoSi2其中之一或二種以上的組合混合體粉末和粘結(jié)劑按照所需的比例進(jìn)行配置后，倒入攪拌球磨機(jī)中，將所需劑量的樹(shù)脂溶解于環(huán)己酮或甲醇溶劑使其溶解成樹(shù)脂溶液；攪拌均勻后倒入球磨機(jī)內(nèi)所需處理的混合粉中，將球體直徑10 20mm的磨球按照2:1 3:1球料比配制好后加入到攪拌球磨機(jī)中，起動(dòng)攪拌球磨機(jī)，經(jīng)5 60小時(shí)的充分?jǐn)嚢枨蚰?，使混合粉各組分及樹(shù)脂液都分布均勻，將各組元粉末顆粒包裹起來(lái)，并粘結(jié)在一起，制備成組合粉末；
(5)干燥
將球磨好的組合粉末從球磨機(jī)中倒出，然后經(jīng)150°C 200°C干燥；
(6)破碎和篩分
將干燥好的組合粉末進(jìn)行破碎，由篩粉機(jī)篩出粒度范圍為+150目 -350目的粉末分別作為成品粉，即得所需成分、所需粒度等級(jí)而又不會(huì)發(fā)生組分偏析的組合粉末。
有益效果
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
I)本發(fā)明的硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆用合金粉末既有較高的韌性，高的硬度，又具有優(yōu)異的耐磨性和耐蝕性，其耐磨料磨損性可為高鉻鑄鐵的IO倍，其耐蝕性與lCrl8Ni9Ti相當(dāng)。適用于激光熔覆高沖擊、高耐磨工況零部件。
2)本發(fā)明硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末具有優(yōu)異的激光熔覆工藝性能，而且處理后的激光熔覆層具有無(wú)裂紋、無(wú)氣孔、無(wú)雜質(zhì)、組織致密、晶粒細(xì)化等優(yōu)點(diǎn)。
3)經(jīng)本發(fā)明工藝制備的硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末能將各組元粉末顆粒包裹起來(lái)，并粘結(jié)在一起；具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度，能夠有效的防止組合粉在貯存、運(yùn)輸和使用過(guò)程中由于各組元比重相差懸殊而產(chǎn)生偏析。
4)本發(fā)明硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末，特別適用于有較高表面硬度、韌性和高耐磨性的合金工件的激光熔覆修復(fù)，所得激光熔覆合金粉末工藝性能好，在無(wú)需預(yù)熱和后續(xù)熱處理的條件下即可獲得大面積大厚度無(wú)裂紋的激光熔覆合金層，熔覆層強(qiáng)度、硬度和耐磨性高，塑韌性好，并且比現(xiàn)有大多數(shù)熱噴涂用自熔合金粉末和現(xiàn)有大多數(shù)激光熔覆用合金粉末成本大幅度降低?？蓽p少戰(zhàn)略性稀有元素的用量，顯著降低激光熔覆成本。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
實(shí)施例一
一種硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末及其制備方法，該硅化物顆粒增 強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末由基體合金粉末與硅化物顆粒和粘結(jié)劑所組成，其配比為:60%基體合金粉末，37%的SiC，3%的酚醛樹(shù)脂粘結(jié)劑制備成組合粉末；其中基體合金的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為；
0.5% C,2% SiU.5%BU4% Cr,6% Cu, 0.5% Sn、13%Fe、0.1 % MgO, 0.5% CaF2,0.2% CeO2,0.2% Y3O2、0.2% La2O3> Ni 余量。
其制造工藝步驟:
基體合金粉末制備一添加娃化物顆粒一添加粘結(jié)劑一攪拌球磨一組合粉末一干燥一破碎一篩分；具體工藝步驟如下:
(I)基體合金制備
基體合金粉末制備的工藝流程為:配料一熔煉一霧化一干燥一篩分；
配料:原料為純鎳、石墨粉、FeCr、FeB、FeS1、Cu、Sn、CaF2、Ce02、Y302、La203;按上述重量百分比配比，準(zhǔn)備好制作基體金屬粉末的原材料。
熔煉:啟動(dòng)真空感應(yīng)中頻爐，按熔煉工藝的要求，放入金屬開(kāi)始熔煉，一般容易氧化的金屬在熔化的后期放入。熔化溫度約控制在1250-1300°C ;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)，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，控制碳含量達(dá)到要求，爐前調(diào)整成分合格后，出爐溫度控制在1200 1250°C。
霧化:將熔煉合格的合金液體倒入錐體漏包中，開(kāi)始進(jìn)行金屬粉末的霧化，打開(kāi)高壓惰性氣體瓶，將來(lái)自氣瓶的高壓氣體作為氣刀，對(duì)熔化后經(jīng)孔徑為5 IOmm的漏嘴約束后成一細(xì)流的熔融金屬液流進(jìn)行切割霧化，霧化壓力10 14MPa，將金屬霧化成極微小的金屬液滴，最后凝固成合金粉末。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(wú)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。正常的霧化時(shí)間在5 20分鐘左右。
干燥:所用設(shè)備是遠(yuǎn)紅外烘干機(jī)，烘干溫度約250°C，干燥后的金屬粉末，先取樣進(jìn)行化學(xué)成份的化驗(yàn)，合格后轉(zhuǎn)入下道工序。
篩分:由篩粉機(jī)篩出粒度范圍為+150目 -350目的粉末作為成品粉。
(2)添加硅化物顆粒
選取粒度范圍為-250目的市售SiC粉末作為增強(qiáng)顆粒；
(3)添加粘結(jié)劑
采用熱固型的酚醛樹(shù)脂做粘結(jié)劑，加入環(huán)己酮溶劑，使其溶解成樹(shù)脂溶液；
(4)攪拌球磨
將制備好的基體合金粉末和SiC粉末和粘結(jié)劑按照上述的比例進(jìn)行配置后，倒入攪拌球磨機(jī)中，將3 %熱固型的酚醛樹(shù)脂溶解于環(huán)己酮溶劑中使其溶解成樹(shù)脂溶液，攪拌均勻后倒入球磨機(jī)內(nèi)的所需處理的混合粉中，將球體直徑12mm的磨球按照2: I球料比配制好后加入到攪拌球磨機(jī)中，起動(dòng)攪拌球磨機(jī)，經(jīng)25小時(shí)的充分?jǐn)嚢枨蚰?，使混合粉各組分及樹(shù)脂液都分布均勻，將各組元粉末顆粒包裹起來(lái)，并粘結(jié)在一起，制備成組合粉末；
(5)干燥
將球磨好的組合粉末從球磨機(jī)中倒出，然后經(jīng)180°C干燥；
(6)破碎和篩分
將干燥好的組合粉末進(jìn)行破碎， 由篩粉機(jī)篩出粒度范圍為+150目 -350目的粉末作為成品粉，即得所需成分、所需粒度等級(jí)而又不會(huì)發(fā)生組分偏析的組合粉末。
按用戶的要求進(jìn)行篩分，包裝入庫(kù)。
實(shí)施例二
一種硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末及其制備方法，該硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末由基體合金粉末與硅化物顆粒和粘結(jié)劑所組成，其配比為:68%基體合金粉末，30%的Si3N4, 2%的環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑制備成組合粉末；其中基體合金的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為；
0.6% C,3% Si,2.5% BU6% Cr,7% CuU% Sn,15% Fe,0.15% MgO,0.9% CaF2,0.25% CeO2,0.25% Υ302、0.25% La2O3> Ni 余量。
(2)添加硅化物顆粒
選取粒度范圍為-300目的市售Si3N4粉末作為增強(qiáng)硬質(zhì)顆粒；
(3)添加粘結(jié)劑
采用熱固型的環(huán)氧樹(shù)脂做粘結(jié)劑，加入甲醇溶劑，使其溶解成樹(shù)脂溶液；
(4)攪拌球磨
將制備好的基體合金粉末和Si3N4粉末和粘結(jié)劑按照上述的比例進(jìn)行配置后，倒入攪拌球磨機(jī)中，將2%熱固型的酚醛樹(shù)脂溶解于甲醇溶劑中使其溶解成樹(shù)脂溶液，攪拌均勻后倒入球磨機(jī)內(nèi)的所需處理的混合粉中，將球體直徑15mm的磨球按照3: I球料比配制好后加入到攪拌球磨機(jī)中，經(jīng)15小時(shí)的充分?jǐn)嚢枨蚰ィ够旌戏鄹鹘M分及樹(shù)脂液都分布均勻，將各組元粉末顆粒包裹起來(lái)，并粘結(jié)在一起，制備成組合粉末；
其制備方法與實(shí)施例一相同。
實(shí)施例三
一種硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末及其制備方法，該硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末由基體合金粉末與硅化物顆粒和粘結(jié)劑所組成，其配比為:68%基體合金粉末，30%的MoSi2粉末，2%的環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑制備成組合粉末；其中基體合金的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為；
0.4% C,2.8% Si,2.0% B、18% Cr,8% Cu,0.7% SnUO % Fe,0.2% MgO, 1.5%CaF2,0.3% CeO2,0.3% Υ302、0.3% La2O3'Ni 余量。
(2)添加硅化物顆粒
選取粒度范圍為-200目的市售MoSi2粉末作為增強(qiáng)顆粒；
(3)添加粘結(jié)劑
采用水玻璃做粘結(jié)劑，加入甲醇溶劑；
(4)攪拌球磨
將制備好的基體合金粉末和MoSi2粉末和粘結(jié)劑按照上述的比例進(jìn)行配置后，倒入攪拌球磨機(jī)中，將2.5%水玻璃加入于甲醇溶劑中，攪拌均勻后倒入球磨機(jī)內(nèi)的所需處理的混合粉中，將球體直徑18_的磨球按照2.8:1球料比配制好后加入到攪拌球磨機(jī)中，，起動(dòng)攪拌球磨機(jī)，經(jīng)32小時(shí)的充分?jǐn)嚢枨蚰?，使混合粉各組分及水玻璃液都分布均勻，將各組元粉末顆粒包裹起來(lái)，并粘結(jié)在一起，制備成組合粉末；
其制備方法與實(shí)施例一相同。
本發(fā)明提出的以上成份的硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末， 特別適用于相應(yīng)制件表面的激光熔覆，其熔覆層的硬度高，耐磨性良好，產(chǎn)生開(kāi)裂和其它熔敷層缺陷的傾向小，可以制備大厚度熔覆層，激光熔覆工藝性能良好，比現(xiàn)用激光熔覆合金粉末的成本低，能適用更廣泛的應(yīng)用需要。 本發(fā)明的材料推廣應(yīng)用具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1.一種硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末及其制備方法，其特征在于:硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末由基體合金粉末與硅化物增強(qiáng)顆粒和粘結(jié)劑所組成，其配比為:50 98%基體合金粉末，I 45%的SiC或Si3N4、MoSi2、CoSi2其中之一或二種以上的組合混合體粉末，I 5%的粘結(jié)劑制備成組合粉末；其中基體合金的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為；0.4 0.8% C，2 3% Si，I 3% B、12 18% Cr，6 8% Cu,0.5 1% Sn，10 15% Fe,0.1 1.2% MgO,0.2 2% CaF2,Ce02、Y302、La203 其中之一或二種以上的組合< 0.9%、Ni余量和不可避免的雜質(zhì)元素；其制備工藝步驟是: 基體合金粉末制備一添加氧化物顆粒一添加粘結(jié)劑一攪拌球磨一組合粉末一干燥一破碎一篩分；具體工藝步驟如下: (1)基體合金制備 基體合金粉末制備的工藝流程為:配料一熔煉一霧化一干燥一篩分； 配料:原料為純鎳、石墨粉、FeCr, FeB, FeS1、Cu、Sn、MgO、CaF2, CeO2, Y3O2, La2O3 ； 熔煉:將上述配制好的原料在真空感應(yīng)爐或中頻感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，熔化溫度約為12500C _1350°C，控制碳含量達(dá)到要求，爐前調(diào)整成分合格后，出爐溫度1200 1280°C ； 霧化:采用惰性氣或高壓水霧化，霧化孔徑5 10mm，霧化壓力，10 14MPa ； 干燥:所用設(shè)備是遠(yuǎn)紅外烘干機(jī)，烘干溫度為220°C 280°C ； 篩分:由篩粉機(jī)篩出粒度范圍為+150目 -350目的粉末作為成品粉； (2)添加硅化物顆粒 選取粒度范圍為+150目 -350目的市售SiC或Si3N4、MoSi2, CoSi2其中之一或二種以上的組合混合體粉末作為增強(qiáng)硬質(zhì)顆粒； (3)添加粘結(jié)劑 采用熱固型的酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂或水玻璃做粘結(jié)劑，加入環(huán)己酮或甲醇溶劑，使其溶解成樹(shù)脂溶液； (4)攪拌球磨 將制備好的基體合金粉末和SiC或Si3N4、MoSi2, CoSi2其中之一或二種以上的組合混合體粉末和粘結(jié)劑按照所需的比例進(jìn)行配置后，倒入攪拌球磨機(jī)中，將所需劑量的樹(shù)脂溶解于環(huán)己酮或甲醇溶劑使其溶解成樹(shù)脂溶液；攪拌均勻后倒入球磨機(jī)內(nèi)所需處理的混合粉中，將球體直徑10 20mm的磨球按照2:1 3:1球料比配制好后加入到攪拌球磨機(jī)中，起動(dòng)攪拌球磨機(jī)，經(jīng)5 60小時(shí)的充分?jǐn)嚢枨蚰ィ够旌戏鄹鹘M分及樹(shù)脂液都分布均勻，將各組元粉末顆粒包裹起來(lái)，并粘結(jié)在一起，制備成組合粉末； (5)干燥 將球磨好的組合粉末從球磨機(jī)中倒出，然后經(jīng)150°C 200°C干燥； (6)破碎和篩分 將干燥好的組合粉末進(jìn)行破碎，由篩粉機(jī)篩出粒度范圍為+150目 -350目的粉末分別作為成品粉，即得所需成分、所需粒度等級(jí)而又不會(huì)發(fā)生組分偏析的組合粉末。
全文摘要
本發(fā)明為一種硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末及其制備方法，其特征在于硅化物顆粒增強(qiáng)激光熔覆鎳基合金粉末由基體合金粉末與硅化物硬質(zhì)顆粒和粘結(jié)劑所組成，其配比為50～98％基體合金粉末，1～45％的SiC或Si3N4、MoSi2、CoSi2其中之一或二種以上的組合混合體粉末，1～5％的粘結(jié)劑制備成組合粉末。其制備工藝步驟是基體合金粉末制備→添加硅化物顆?！砑诱辰Y(jié)劑→攪拌球磨→組合粉末→干燥→破碎→篩分。本發(fā)明的硅化物增強(qiáng)激光熔覆用合金粉末既有較高的硬度、韌性，又具有優(yōu)異的耐磨性和耐蝕性，特別適用于適用于激光熔覆高沖擊、高耐磨工況零部件。而且能夠有效的防止在貯存、運(yùn)輸和使用過(guò)程中由于各組元比重相差懸殊而產(chǎn)生偏析。
文檔編號(hào)C23C24/10GK103215484SQ201210552320
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者丁剛, 丁家偉, 耿德英, 謝宗翰, 王愛(ài)華, 郭洪才, 印杰, 孫健, 唐華平 申請(qǐng)人:江蘇新亞特鋼鍛造有限公司