[发明专利]一种激光熔覆材料及激光熔覆涂层的制备方法

说明书

本发明公开一种激光熔覆材料及激光熔覆涂层的制备方法。所述激光熔覆材料包括过渡层材料和表面强化层材料组成；所述过渡层材料包括如下质量分数的组分，C：0.1%‑0.5%，Si：0.5%‑1%，Mn：0.3%‑0.4%，Cr：6%‑8%，Mo：2%‑5%，V：0.2%‑0.3%，余量为Fe；所述表面强化层材料包括如下质量分数的组分：C：0.5%‑0.85%，Si：0.2%‑0.5%，Mn：0.3%‑0.4%，Cr：8%‑10%，Mo：4%‑5%，V：0.3%‑0.5%，余量为Fe。本发明的激光熔覆材料以Fe为主要元素，兼具优良的力学性能和较低的生产成本，能够满足冷冲压模具的使用要求。

技术领域

本发明涉及模具制造技术领域，具体涉及一种激光熔覆材料及激光熔覆涂层的制备方法。

背景技术

模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备。近年来模具行业发展迅速，但由于制造水平有限，模具普遍存在制造成本高、使用寿命短的问题。尤其是冷冲压模具，由于在实际使用过程中，冷冲压模具承受着复杂的交变应力，又处于冷热交替的环境，因此在服役一段时间后极易出现磨损、开裂、塑性变形，使得冷冲压模具失效、报废，降低了模具的使用寿命。

针对上述问题，目前市场上主要采用激光熔覆技术对冷冲压模具进行表面处理。激光熔覆作为一种新型的激光修复技术，适用于小范围且厚度薄的情况，不仅能很好的控制熔覆层的精度，且熔覆层的晶粒细小、组织致密，显著提高和改善冷冲压模具的力学性能。由于熔覆层材料的性能直接决定熔覆层的性能，因此激光熔覆材料的开发一直受到研究人员的重视。

目前激光熔覆材料主要包括自溶合金粉末、复合粉末、陶瓷粉末等。应用较多的三种自熔性合金粉末：Fe 基、Co 基和Ni 基。Co 基合金粉末和Ni基合金粉末具有良好的耐磨性、润湿性和抗氧化性，因此在科研和实际生产中应用十分广泛。但是，这两种合金粉末的成本也比较高昂。相比之下铁基粉末的成本则较为低廉，但同时它的自熔性以及高温性能较差，容易出现涂层与基体结合性差、涂层开裂、产生气孔等缺陷。

因此，开发出一种力学性能优良、与基体结合良好且成本低廉的激光熔覆合金材料成为亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有的Fe基激光熔覆材料的自熔性以及高温性能较差，容易出现涂层与基体结合性差等缺陷的问题，提供一种激光熔覆材料，该激光熔覆材料以Fe为主要元素，兼具优良的力学性能和较低的生产成本，能够满足冷冲压模具的使用要求。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：

一种激光熔覆材料，包括过渡层材料和表面强化层材料；

所述过渡层材料包括如下质量分数的组分，C：0.1%-0.5%，Si：0.5%-1%，Mn：0.3%-0.4%，Cr：6%-8%，Mo：2%-5%，V：0.2%-0.3%，余量为铁；

所述表面强化层材料包括如下质量分数的组分：C：0.5%-0.85%，Si：0.2%-0.5%，Mn：0.3%-0.4%，Cr：8%-10%，Mo：4%-5%，V：0.3%-0.5%，余量为铁。

进一步，所述过渡层材料包括如下质量分数的组分，C：0.1%，Si：0.5%，Mn：0.3%，Cr：6%，Mo：2%，V：0.2%，余量为Fe。

所述表面强化层材料包括如下质量分数的组分：C：0.5%，Si：0.2%，Mn：0.3%，Cr：8%，Mo：4%，V：0.3%，余量为Fe。

根据冷冲压模具的实际使用工况，要求表面强化层具有较高的强度硬度，并且要求过渡层的强度硬度略低，从而实现力学性能的过渡，因此，本发明做了如下设计：