[发明专利]一种微纳米颗粒增强耐磨损耐腐蚀激光熔覆层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种微纳米颗粒增强耐磨损耐腐蚀激光熔覆层及其制备方法，由铁基金属粉末以及添加于铁基金属粉末中的WC颗粒制备而成，两者的颗粒尺寸一致；其中，铁基金属粉末中添加的WC颗粒的质量百分数为10%‑30%，其中，铁基金属粉末由C、Fe、Cr、Si、Mn、Mo及V构成，本发明制备的微纳米颗粒增强耐磨损耐腐蚀激光熔覆层的硬度高、抗滑动摩擦磨损、抗冲击磨料耐磨和耐盐雾腐蚀性能优异，能够有效的提高电力、石油化工、机械行业部件的使用寿命，并且制备方法简单。

技术领域

本发明属于材料表面涂层领域，具体涉及一种微纳米颗粒增强耐磨损耐腐蚀激光熔覆层及其制备方法。

背景技术

与增材制造和3D打印技术密切相关的激光熔覆技术日益引起各国的高度重视。激光熔覆技术是一种先进的表面改性技术，可用于制造、修复或再制造各行业的关键部件，适用范围和应用领域非常广泛，包括电力、矿山机械、石油化工、铁路、汽车、船舶、冶金、医疗器械、航空、机床、模具、刀具等行业。这些行业的关键部件在滑动磨损、冲击磨料磨损、微动磨损和盐雾腐蚀严重条件下的磨损腐蚀造成巨大的经济损耗，也严重影响生产效率。采用激光熔覆技术，在部件表面制备其耐磨耐蚀防护层，可延长其使用寿命，降低使用成本。激光熔覆具备诸多优势：如激光能量密度高度集中，基体和熔覆层结合强度高，基体受到的热影响较小、不易变形，基体材料对熔覆层的稀释率很小，冷却速度很快，熔覆层组织晶粒细小并且分布均勾，熔覆过程容易实现自动化，熔覆层厚度可调。激光熔覆层可使各行业领域关键部件表面的耐磨、耐蚀和抗高温氧化等各种使用性能都有所提高，利用激光熔覆技术对低成本基材进行高性能表面熔覆层制备，以代替大量贵重材料的使用，节约成本，在金属材料表面改性方面具有广阔应用前景，如申请号为201611026235.3的发明专利。

相比镍基和钴基合金，铁基合金熔覆层与基材成分接近，润湿性和匹配性更好，界面结合更加牢固，而且成本低，易于推广应用。在铁基粉末中加入碳化物等陶瓷相，可进一步提高熔覆层的耐磨耐蚀性能，延长部件的使用寿命，已经广泛用于电力、石油化工、矿山机械、油气钻探、刀具、模具等工业领域。因此研发一种微纳米颗粒增强耐磨损耐腐蚀激光熔覆层以及制备方法，以提高各行业易磨损易腐蚀部件的使用寿命，具有重大工程应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种微纳米颗粒增强耐磨损耐腐蚀激光熔覆层及其制备方法，该微纳米颗粒增强耐磨损耐腐蚀激光熔覆层能够有效的提高电站、化工、机械行业易磨损易腐蚀部件的使用寿命，并且制备方法简单。

为达到上述目的，本发明所述的微纳米颗粒增强耐磨损耐腐蚀激光熔覆层，由铁基金属粉末以及添加于铁基金属粉末中的WC颗粒制备而成，其中，铁基金属粉末中添加的WC颗粒的质量百分数为10%-30%，铁基金属粉末主要由C、Fe、Cr、Si、Mn、Mo及V构成。

铁基金属粉末由质量百分数为0.43%C、90.81%Fe、4.79%Cr、1.17%Si、0.48%Mn、1.38%Mo及0.94%V构成。

铁基金属粉末的粒度为44-104μm。

WC颗粒的粒度为44-104μm。

所述激光熔覆层的厚度为3mm。

所述的微纳米颗粒增强耐磨损耐腐蚀激光熔覆层的制备方法，包括以下步骤：

1）称取铁基金属粉末和WC颗粒粉末，将其进行筛分并机械混合，最终获得粒度均在44-104μm的复合粉末；

2）对基材表面进行预处理；

3）在惰性气体的保护中，采用激光熔覆方式将复合粉末熔覆在基材表面，得到微纳米颗粒增强耐磨损耐腐蚀激光熔覆层。

步骤2）的具体操作为：对基材表面通过砂纸进行打磨，使表面粗糙度Ra为0.2μm，然后再用丙酮进行清洗。