[发明专利]金属线材拉拔卷筒激光表面合金化用合金粉末及其制法和应用

说明书

技术领域：

本发明涉及一种金属线材拉拔卷筒激光表面合金化用合金粉末及其制备方法和应用，属于冶金技术领域。

背景技术：

金属线材拉拔卷筒的质量直接影响拉丝拔的平稳运行，拉拔过程中的力直接通过卷筒传给蜗轮副，卷筒旋转的平稳性决定钢丝的质量。卷筒在使用一段时间后，卷筒表面易磨损，卷筒强度降低，表面凹凸不平，引起钢丝表面机械损伤，影响正常生产，因此需要修复或更换卷筒，以提高卷筒表面的硬度及耐磨性。就目前来说金属线材拉拔卷筒表面加工技术主要为等离子喷涂，等离子喷涂的缺陷很明显：涂层与基体仍为机械结合，强度远不及冶金结合强度高，涂层容易脱落，等离子喷涂合金层与基体的界面较为清晰，同时合金层内部存在大量的气孔，说明等离子喷涂合金层的致密度较差。而激光合金化层具有组织细小、无孔洞、合金化层厚度可控、合金化层与基材呈冶金结合、结合强度高等特点。由于合金化粉末材料的选择和成分配比须根据要进行加工工件的材料和性能要求来确定，一般的合金化粉末是不适合的。目前还没有针对改善金属线材拉拔卷筒表面性能的合金粉末。通过检索，也没有发现专门用于金属线材拉拔卷筒激光表面合金化用的合金粉末。因此，研发专用于金属线材拉拔卷筒激光表面合金化的合金粉末材料成为亟待解决的关键问题。

发明内容：

本发明的目的在于：提供一种金属线材拉拔卷筒激光表面合金化用合金粉末及其制法和应用。本发明合金粉末均匀性好，用于金属线材拉拔卷筒激光表面合金化后形成的合金化层组织细小，无孔洞和裂纹，合金化层与基材呈冶金结合，结合强度高，且所形成的合金化层具有硬度高、耐磨性好、耐腐蚀等特点。

本发明是这样构成的：金属线材拉拔卷筒激光表面合金化用合金粉末，按照重量组分计算：它是由Mo 50～65份、C 0.1～0.3份、Cr 25～30份、碳化钨WC 10～20份和Y₂O₃0.5～1份组成的。

优选的金属线材拉拔卷筒激光表面合金化用合金粉末是由Mo 60kg、C 0.2kg、Cr 30kg、碳化钨(WC)15kg和Y₂O₃0.8kg组成的。

本发明所述金属线材拉拔卷筒激光表面合金化用合金粉末的制备方法为：按配方及比例称取粒度为-140～280目的各种合金粉末，然后在研钵中研磨使之充分混合，即得产品。

研磨的时间最好为5～8小时。若研磨时间过长则生产成本增加、降低效益，而研磨时间过短则这些金属粉末不能够充分地混合均匀，达不到最佳的使用效果。

本发明所述金属线材拉拔卷筒激光表面合金化用合金粉末的应用：将所述的合金粉末用于金属线材拉拔卷筒的激光表面合金化。

具体地说，将所述的合金粉末用激光合金化预置涂层用粘接剂涂覆于需要进行合金化的金属线材拉拔卷筒表面，在激光输出功率P＝2～3.5KW，扫描速度V＝5～10mm/s，光斑尺寸D＝2～4mm的条件下，进行激光合金化。比较好的应用条件是：将所述的合金粉末用激光合金化预置涂层用粘接剂涂覆于需要进行合金化的金属线材拉拔卷筒表面，在激光输出功率P＝3.0KW，扫描速度V＝8mm/s，光斑尺寸D＝3mm的条件下，进行激光合金化。

以上所述的激光合金化预置涂层用粘接剂是由重量比例为2～5∶0.5～1∶0.5～1∶90～95的聚乙酸乙烯乙酯、膨润土、Y₂O₃和无水乙醇混合溶解构成的溶液。该粘接剂的组成及其制备方法详见本申请人已经向国家知识产权局提交的申请号为200810306296.4的专利申请。

本发明专用于金属线材拉拔卷筒激光表面合金化用合金粉末是根据金属线材拉拔卷筒的工作条件，为了改善它的表面性能而专门配制的。金属线材拉拔卷筒工作条件要求表面具有较高的硬度，较好的耐磨性和耐蚀性。所以进行合金化的金属粉末应颗粒细小、均匀，与基材中的碳、铁元素形成Mo₂C、MoC、Fe₃W₃C等高硬度的合金碳化物，从而提高表面的硬度、耐磨性和耐蚀性，且制备的合金化层不会产生空洞、裂纹等缺陷。