一種雷射熔覆導電輥用鎳基合金粉末的製作方法
2023-05-13 20:08:56 1
專利名稱：一種雷射熔覆導電輥用鎳基合金粉末的製作方法
技術領域：
本發明涉及材料科學，提供一種硬度適中、抗氧化、耐腐蝕、耐磨削性優 良、具有優越熔覆性能的雷射熔覆導電輥用鎳基合金粉末。
背景技術：
雷射熔覆作為一種先進的再製造技術，隨著雷射器功率和穩定性的不斷提 高，得到了迅速推廣和廣泛應用。雷射熔覆是在金屬表面獲得與基體牢固冶金 結合，且無氣孔、裂紋等缺陷的高性能表面覆層的先進再製造技術，它可以將 高熔點的合金材料熔覆在低熔點的基材表面，也可以在低成本基材上製備出高 性能的表面塗層，以取代大量高級、高性能的整體材料，節約貴重金屬，降低 零部件成本。雷射熔覆解決了許多常規方法很難加工或無法加工的問題，為產 品再製造提供了一種技術獨特、先進有效的方法。
目前，國內外市場上雷射熔覆專用的合金粉末並不多見，尤其是具有硬度 適中、易於加工、綜合性能優越穩定等特性的鎳基合金粉末更是絕無僅有。基 本上是採甩噴焊或噴塗用合金粉末，或是在這些粉末的基礎上，按不同比例加 以調配，並以機械混粉的形式配製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、熔點不同、成份偏差、 膨脹係數不同等問題，導致在實際熔覆中無法控制裂紋、氣孔、偏析、性能不 穩、不易機加等缺陷。市場期盼一種價格適中、性能優良穩定、硬度合適、機 加方便的鎳基合金粉末，專用於雷射熔覆，解決電鍍鋅機組關鍵設備導電輥實 際修復中優選覆層材料問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種硬度適中、抗氧化、耐腐蝕、耐磨削性能穩定、 具有導電特性的雷射熔覆用鎳基合金粉末，專用於採用雷射熔覆方法，修復導 電輥部件這種再製造技術的操作。
本發明雷射熔覆導電輥用鎳基合金粉末材料，其特徵在於所述材料雷射
熔覆用鎳基合金粉末是在鎳鉻鎢鉬合金基礎上，添加Co、 V、 Si、 Mn、 Fe等元
素進行合金基體強化的。
本發明雷射熔覆導電輥用鎳基合金粉末材料，其特徵在於所述鎳基合金 粉末材料是在上述合金成份基礎上，至少添加稀土微量元素Y203 、 La203 、 Ce 和Hf中的至少兩種進行基體晶粒細化和晶界強化的。
通過添加合金基體強化元素、晶粒細化晶界強化元素，並調整各元素的百 分比含量，使合金獲得優越的綜合性能。從而實現了合金在具有適中硬度、強 度和導電性能的同時，又降低了合金熔點，增加了耐磨、耐蝕性能。從根本上 解決並提高了合金粉末在雷射熔覆層中的抗裂性、成型性、工藝穩定性和成份 均勻性，滿足了修復部件對熔覆層耐溫、耐蝕、耐磨、耐疲勞、導電和較高強 度等的綜合性能要求。
本發明雷射熔覆導電輥用鎳基合金粉末材料是通過真空熔煉、氣霧化、篩 選等工序精心製備的，粒度是100 270目。
本發明雷射熔覆導電輥用鎳基合金粉末，所述材料的化學成份中主要含有 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:餘量。
製備雷射熔覆導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後放入中頻感應爐內，在氬氣氣 氛下加熱到1450—1550°C，使粉末完全融化並混合均勻，將熔融的金屬液流注 入水霧化設備的漏包坩堝，在漏包坩堝的下方置有水霧化噴嘴，當熔融的金屬 液流通過導流嘴流經噴嘴時，被噴嘴射出的高速水流擊碎成小液滴、隨後合金 液滴落在水中凝固成粉末。
本發明雷射熔覆導電輥用鎳基合金粉末，在實際熔覆操作中可以採用 2000~5000W橫流連續C02雷射器，在電鍍鋅機組關鍵設備導電輥零件上熔覆中
使用。應用所述粉末材料的熔覆工藝參數是功率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。
本發明雷射熔覆導電輥用鎳基合金粉末材料，主要應用於冶金行業電鍍鋅 機組關鍵設備導電輥零件的雷射修復。
本發明的優點在於所述材料雷射熔覆導電輥用鎳基合金粉末是在鎳鉻鴇 鉬合金基礎上，添加合金基體強化元素、晶粒細化和晶界強化元素，並調整各 元素的百分比含量。通過多種強化手段，強化合金基體，又改進了晶界質量， 使合金獲得良好的綜合性能。從而實現了合金在具有適中硬度和強度的同時， 又降低了合金熔點，增加了抗氧化、耐磨、耐蝕性能，還具有一定的導電性能。 從根本上解決並提高了合金粉末在雷射熔覆層中的抗裂性、成型性、工藝穩定 性和成份均勻性，滿足了修復部件對熔覆層應具有抗氧化、耐蝕、耐磨、耐疲 勞和適中硬度與強度、 一定導電性等綜合性能要求。該粉末材料適用電鍍鋅機 組關鍵設備導電輥零件雷射熔覆，解決了導電輥腐蝕磨損後的修復難題，為冶 金行業成功修復失效後的導電輥零件提供了一種行之有效的便捷方法。
具體實施方式
實施例一
一種雷射熔覆導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:餘量。
其製備方法，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，準備好製作金屬粉末的原材料。
2、 啟動中頻，按熔煉工藝的要求，放入金屬開始熔煉， 一般容易氧化的金 屬在熔化的後期放入。熔化溫度大約在1400-1450°C。
3、 當本爐的金屬全部在爐內熔化後，進行造渣，去除金屬液中的雜質。
4、 然後進入精煉期進行精煉，澆注前加入脫氧劑進行脫氧。
5、 澆注鋼錠，脫模冷卻後，分析化學成份。合格後轉入下道工序。
6、 將合金料重新裝入制粉設備的熔煉爐中，經過熔煉—除渣—脫氧—精煉 後，開始進行金屬粉末的霧化，正常的霧化時間在五 二十分鐘左右。
7、 將來自氣瓶的高壓氣體作為氣刀，對熔化後經漏嘴約束後成一細流的熔
融金屬液流進行切割，霧化成極微小的金屬液滴，最後凝固成合金粉末。
8、 凝固後的金屬粉末，在高溫時還是相當容易氧化的，所以須在無氧或低 氧的環境下讓其冷卻到室溫，才能減少粉末的含氧量。
9、 乾燥後的金屬粉末，先取樣進行化學成份的化驗，如果合格，再按用戶 的要求進行篩分，包裝入庫。
實施例二
一種雷射熔覆導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:餘量。
其製備方法與實施例一相同。
一種雷射熔覆導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:餘量。
其製備方法與實施例一相同。
權利要求
1、雷射熔覆導電輥用鎳基合金粉末，其特徵在於所述材料的化學成份中主要含有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餘量。
2、 根據權利要求l所述的雷射熔覆導電輥用鎳基合金粉末，其特徵在於其化學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:餘量。
3、根據權利要求1所述的雷射熔覆導電輥用鎳基合金粉末，其特徵在於其化學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:餘量。
4、根據權利要求1所述的雷射熔覆導電輥用鎳基合金粉末，其特徵在於其化學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:餘量。
全文摘要
雷射熔覆導電輥用鎳基合金粉末，所述材料的化學成分中主要含有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餘量。本發明通過多種強化手段，強化合金基體，又改進了晶界質量，使合金獲得良好的綜合性能。從而實現了合金在具有適中硬度和強度的同時，又降低了合金熔點，增加了抗氧化、耐磨、耐蝕性能，還具有一定的導電性能。為冶金行業成功修復失效後的導電輥零件提供了一種行之有效的便捷方法。
文檔編號C23C24/10GK101187023SQ200710158808
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月11日 優先權日2007年12月11日
發明者江 陳, 陳常義 申請人:瀋陽大陸雷射技術有限公司