[发明专利]一种Ni基自熔合金激光熔敷涂层

说明书

技术领域

本发明涉及熔敷涂层的技术领域，特别是一种Ni基自熔合金激光熔敷涂层。

背景技术

激光熔敷是利用激光技术在基材表面熔敷一层高性能涂层材料，使零部件的工作表面获得所需要耐高温、耐腐蚀、耐磨损等性能的尖端技术。与现有涂层涂覆技术相比，激光熔敷技术具有很多优点，例如可以实现涂层与基体之间的冶金结合，涂层厚度可以比较精确的控制，可对涂层材料的成分进行灵活调整等，因此被广泛的研究，具有很大的应用前景。

目前激光熔敷中广泛使用的粉末材料是自熔性合金粉末，其中又以铁基、钴基和镍基为主，特别是Ni基自熔性合金粉末具有良好的润湿性、耐蚀性和高温自润滑性，其经激光熔敷后所得的涂层更适用于要求局部耐磨、抗热疲劳、耐腐蚀的构件。

然而Ni基自熔性合金粉末也包含不同的种类，例如镍铬硼硅系和镍硼硅系，对于不同的Ni基自熔性合金粉末体系，以及不同的构件种类，Ni基自熔合金激光熔敷涂层的制备工艺并不相同，为此必须找到对应的Ni基自熔性合金粉末体系以及被处理构件。

发明内容

本发明的目的即在于提供一种镍铬硼硅系Ni基自熔合金的激光熔敷涂层。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种Ni基自熔合金激光熔敷涂层，其由以下步骤制备得到：

首先，选配Ni基自熔合金粉末，所述Ni基自熔合金粉末为镍铬硼硅系，其质量百分组成具体为Cr13.5-15.5、Si3.2-3.6、B3.2-3.5、Fe3.3-4.5、C0.8-1.0，余量为Ni和不可避免的杂质，并且所述Ni基自熔合金粉末的粒径为10-25μm；

第二，通过粉末供给装置连续送粉，实施激光熔敷制备得到涂层，激光照射功率为200-240W，扫描线速度为1.5mm/s-3.5mm/s，搭接率为40-55％，粉末供给喷嘴的角度为45°，粉末供给喷嘴与被处理物表面的距离为2-4mm，粉末供给量为6-7.5g/min，离焦量为42-44mm，束斑为3500μm×250μm的矩形光斑；

第三，对激光熔敷涂层进行后续热处理，以去除激光熔敷过程中涂层的内应力，提高涂层的结合强度。

进一步优选的，上述被处理物是直径为35-45mm的0Cr18Ni9Ti不锈钢管材，管材壁厚为3-5mm；

进一步优选的，采用大功率半导体激光器作为激光发射装置，大功率半导体激光器具有优异的短波长等性能，被处理物吸收率高，更适用于激光熔敷制备工艺；

进一步优选的，后续热处理为在650-700℃条件下保温7-8h后，随炉缓冷；

进一步优选的，激光熔敷前对被处理物进行预热，预热温度为300-350℃。

本发明的优点是：采用了具有特定成分的镍基自熔合金粉末以及与之相适宜的激光熔敷制备工艺，在管材表面制备得到结合力好，性能优异的功能涂层。

具体实施方式

下面，通过具体的实施例对本发明进行详细说明。

实施例1.

首先，选配Ni基自熔合金粉末，所述Ni基自熔合金粉末为镍铬硼硅系，其质量百分组成具体为Cr13.5-15.5、Si3.2-3.6、B3.2-3.5、Fe3.3-4.5、C0.8-1.0，余量为Ni和不可避免的杂质，并且所述Ni基自熔合金粉末的粒径为25μm；

第二，通过粉末供给装置连续送粉，实施激光熔敷制备得到涂层，其中，被处理物为管径为40mm、壁厚为4mm的0Cr18Ni9Ti不锈钢管材，激光照射功率为220W，扫描线速度为2.5mm/s，搭接率为48％，粉末供给喷嘴的角度为45°，粉末供给喷嘴与被处理物表面的距离为3mm，粉末供给量为6.5g/min，离焦量为43mm，束斑为3500μm×250μm的矩形光斑；

第三，对激光熔敷涂层进行后续热处理，在680℃条件下保温7.5h后，随炉缓冷。

实施例2.

除了Ni基自熔合金粉末的粒径为20μm之外，其余均与实施例1的参数相同。

实施例3.

除了Ni基自熔合金粉末的粒径为15μm之外，其余均与实施例1的参数相同。

实施例4.

除了Ni基自熔合金粉末的粒径为10μm之外，其余均与实施例1的参数相同。

比较例1#.

除了Ni基自熔合金粉末的粒径为30μm之外，其余均与实施例1的参数相同。

比较例2#.

除了Ni基自熔合金粉末的粒径为40μm之外，其余均与实施例1的参数相同。

粉末粒径对于涂层性能的影响结果参见表1。

表1