本發(fā)明涉及一種合金粉末，尤其涉及一種高溫耐磨激光熔覆用合金粉末。
背景技術(shù)：
激光熔覆技術(shù)是上世紀70年代新興的一種新型表面工程技術(shù)，它通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝，可以使基層表面形成與其為冶金結(jié)合的添料熔覆層。該熔覆層可以顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化性及電氣特性，從而達到表面改性或修復(fù)的目的，既滿足了對材料表面特定性能的要求，又節(jié)約了大量的貴重元素，因此，激光熔覆技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊。
激光熔覆用的熔覆材料通常以粉、絲、板的形式加入，其中以粉末的形式最為常用?，F(xiàn)有技術(shù)中的合金粉末大多采用稀土元素為主要體系，如釹，鋯和鉭等，具有開發(fā)應(yīng)用成本較高的缺陷，而且隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的更新與發(fā)展，人們對機械設(shè)備及零件材料的耐磨損性要求也越來越高，現(xiàn)有的合金粉末已不能滿足人們對覆層硬度和耐磨度的需要。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決上述技術(shù)所存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種高溫耐磨激光熔覆用合金粉末。
為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高溫耐磨激光熔覆用合金粉末，由以下原子摩爾比的成分組成：
鈷12～20％、鐵22～30％、
鉻29％、鎳8％、
硅7％、硼14％；
合金粉末的材料選自于精度為99.7％以上的鈷、鉻、鐵、鎳純金屬以及硅含量為77％的硅鐵、硼含量為24％的硼鐵；合金粉末的制備過程如下：
依次稱取對應(yīng)質(zhì)量的鈷、鉻、鎳、硅鐵、硼鐵，再進一步計算出鐵的添加量并稱??；將稱好的上述組分混合后放入行星球磨機中，在氬氣保護作用下進行球磨，球磨時間為1～2h，球磨轉(zhuǎn)速為300～400r/min；球磨結(jié)束后，由篩粉機篩出粒度為200～300目的粉體作為成品粉。
本發(fā)明可用于制備含有非晶相的合金覆層，并且能夠?qū)崿F(xiàn)覆層與基體的良好冶金結(jié)合；使用本發(fā)明制備合金覆層，不僅可以大大降低使用稀土金屬制備合金覆層的生產(chǎn)成本，而且制備出的合金覆層具有較強的顯微硬度及高溫耐磨性，具有重大的生產(chǎn)意義。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
本發(fā)明由以下原子摩爾比的成分組成：
鈷12～20％、鐵22～30％、
鉻29％、鎳8％、
硅7％、硼14％；
合金粉末的材料選自于精度為99.7％以上的鈷、鉻、鐵、鎳純金屬以及硅含量為77％的硅鐵、硼含量為24％的硼鐵；合金粉末的制備過程如下：
依次稱取對應(yīng)質(zhì)量的鈷、鉻、鎳、硅鐵、硼鐵，再進一步計算出鐵的添加量并稱??；將稱好的上述組分混合后放入行星球磨機中，在氬氣保護作用下進行球磨，球磨時間為1～2h，球磨轉(zhuǎn)速為300～400r/min；球磨結(jié)束后，由篩粉機篩出粒度為200～300目的粉體作為成品粉。
本發(fā)明在激光熔覆技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用步驟如下：
a、基材預(yù)處理：先用磨床對H13鋼基材表面進行機加工，保證表面光滑平整；再使用丙酮清洗去除表面油污和臟物，然后放入干燥箱中進行烘干處理；將配置好的合金粉末一并放入干燥箱中；調(diào)節(jié)干燥箱的溫度為100℃，干燥時間為1h；
b、涂層：取出烘干好的合金粉末和H13鋼基材，將合金粉末預(yù)置在H13鋼基材表面，并通過刮粉器控制預(yù)置合金粉末的厚度，使粉末的厚度為200μm；
c、激光熔覆：將預(yù)置好合金粉末的基體放置于氬氣保護罩中，對保護罩進行預(yù)通氣，氬氣通入時間為1.5min；使用脈沖激光器對充氬保護罩中的預(yù)置基體進行熔覆；將脈沖激光器的工作參數(shù)設(shè)置為：電流380A，脈寬8ms，頻率4Hz，激光掃描速度為100mm/min，激光斑點直徑為2.2～2.5mm，激光離焦量為20mm；熔覆結(jié)束后，將基體冷卻至室溫，即在H13鋼表面得到非晶合金覆層，完成制備。
氬氣保護罩的材質(zhì)為石英玻璃，用于觀察保護罩內(nèi)部的加工軌跡，并保護激光器上的光學(xué)鏡片不會受到高溫粉末灼燒。石英玻璃保護罩的優(yōu)點為對激光吸收較少，激光透過率可達90％以上。
脈沖激光器為Nd:YAG固體激光器。
下面通過具體實施例對本發(fā)明的應(yīng)用效果作進一步地闡述。
實施例一：
按照以下原子摩爾比進行合金粉末的配置：
鈷20％、鐵22％、
鉻29％、鎳8％、
硅7％、硼14％
按照上述應(yīng)用步驟對合金粉末進行激光熔覆，測試得到非晶含量為67％的合金覆層；對合金覆層進行顯微硬度測試以及高溫耐磨性測試，測試結(jié)果如下：(1)覆層比基體的顯微硬度提高了4.3倍；(2)非晶覆層由外到內(nèi)的摩擦系數(shù)維持在0.11～0.17，且表面磨損率相對基體降低了54％，表明該合金覆層具有極好的耐磨性。
實施例二：
按照以下原子摩爾比進行合金粉末的配置：
鈷18％、鐵24％、
鉻29％、鎳8％、
硅7％、硼14％；
按照上述應(yīng)用步驟對合金粉末進行激光熔覆，測試得到非晶含量為64％的合金覆層；對合金覆層進行顯微硬度測試以及高溫耐磨性測試，測試結(jié)果如下：(1)覆層比基體的顯微硬度提高了4.1倍；(2)非晶覆層由外到內(nèi)的摩擦系數(shù)維持在0.13～0.18，且表面磨損率相對基體降低了48％，表明該合金覆層具有極好的耐磨性。
實施例三：
按照以下原子摩爾比進行合金粉末的配置：
鈷16％、鐵28％、
鉻29％、鎳8％、
硅7％、硼14％；
按照上述應(yīng)用步驟對合金粉末進行激光熔覆，測試得到非晶含量為63.5％的合金覆層；對合金覆層進行顯微硬度測試以及高溫耐磨性測試，測試結(jié)果如下：(1)覆層比基體的顯微硬度提高了3.9倍；(2)非晶覆層由外到內(nèi)的摩擦系數(shù)維持在0.13～0.19，且表面磨損率相對基體降低了46％，表明該合金覆層具有極好的耐磨性。
實施例四：
按照以下原子摩爾比進行合金粉末的配置：
鈷14％、鐵28％、
鉻29％、鎳8％、
硅7％、硼14％；
按照上述應(yīng)用步驟對合金粉末進行激光熔覆，測試得到非晶含量為59.5％的合金覆層；對合金覆層進行顯微硬度測試以及高溫耐磨性測試，測試結(jié)果如下：(1)覆層比基體的顯微硬度提高了3.7倍；(2)非晶覆層由外到內(nèi)的摩擦系數(shù)維持在0.14～0.21，且表面磨損率相對基體降低了42％，表明該合金覆層具有極好的耐磨性。
實施例五：
按照以下原子摩爾比進行合金粉末的配置：
鈷12％、鐵30％、
鉻29％、鎳8％、
硅7％、硼14％；
按照上述應(yīng)用步驟對合金粉末進行激光熔覆，測試得到非晶含量為51％的合金覆層；對合金覆層進行顯微硬度測試以及高溫耐磨性測試，測試結(jié)果如下：(1)覆層比基體的顯微硬度提高了3.3倍；(2)非晶覆層由外到內(nèi)的摩擦系數(shù)維持在0.15～0.22，且表面磨損率相對基體降低了37％，表明該合金覆層具有極好的耐磨性。
本發(fā)明配方結(jié)合激光熔覆技術(shù)，制備得到的合金覆層上部的相為非晶相和晶化相的混合組織，非晶相所占的比例最高可達67％；模具覆層中非晶相含量過高時，非晶覆層內(nèi)部會開裂，從而使模具在熱鍛或熱擠壓時表面覆層易脫落，進而影響模具的精度以及使用壽命。因此，本發(fā)明將配方中的稀土體系改變?yōu)殁掦w系，雖然稍微降低了非晶相含量，但非晶相含量的適當(dāng)降低有助于提高非晶覆層的塑韌性、耐磨性以及沖擊磨損性能，而且避免使用稀土金屬或其它昂貴金屬，可以使非晶覆層的生產(chǎn)成本大幅度降低，更符合我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，具有重大的生產(chǎn)意義。此外，本發(fā)明中含有硅、硼等自熔性元素，可以在激光熔覆過程中對熔池內(nèi)部起到脫氧自熔的作用，從而實現(xiàn)覆層與基體的良好冶金結(jié)合，熔覆效率更高。
上述實施方式并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的技術(shù)方案范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也均屬于本發(fā)明的保護范圍。