[发明专利]一种铁基非晶激光熔覆涂层材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种铁基非晶激光熔覆涂层材料及其制备方法，由Fe、Cr、Mo、B、C、Y六种元素组成，按照原子百分比计为：Fe 50.50～51.65％、Cr 14.32～15.02％、Mo 25.10～26.2％、B 1.10～1.42％、C 3.24～3.75％和Y 3.10～3.60％，在气体流量为15～20L/min的氩气保护下将上述粉末混合物进行激光熔覆，在Q235钢材表面熔覆耐磨硬质涂层，平均硬度达到1400HV以上，主要是非晶成分，并有少量Cr₂₃C₆和Fe₂₃B₆晶体相，显著提高Q235的耐磨性和硬度，用于重载高速液压转子、轴承、汽车同步器齿环和精密高强耐磨锻压件表面改性材料。

技术领域

本发明属于材料表面强化技术领域，具体涉及一种铁基非晶激光熔覆涂层材料及其制备方法。

背景技术

Q235钢材是最常用的结构材料，力学性能、焊接性能和热稳定性能优良，且成本相对较低。然而由于其质地较软，硬度不高，大大影响其使用寿命和应用领域。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆技术是在被熔覆基体表面上放置涂层材料，并经激光辐照使之和基体表面薄层同时熔化、快速凝固，形成稀释度极低、与基体成冶金结合的表面涂层，稀释度小、组织致密，层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大，可以显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性，从而达到表面改性或修复的目的，既满足对材料表面特定性能的要求，又节约大量贵重元素，应用前景十分广阔。

发明内容

本发明的主要目的在于针对上述Q235钢材在工业应用中存在的不足，对其性能进行改善，提供一种铁基非晶激光熔覆涂层材料的制备方法，通过激光熔覆技术在Q235基体表面熔覆铁基非晶涂层，提高Q235钢材的耐磨和抗压性能，提高其制件的使用寿命，节约成本，用于零部件表面修复。

本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法制得的铁基非晶激光熔覆涂层材料，主要是非晶成分，并有少量晶体相，包括Cr₂₃C₆和Fe₂₃B₆。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

本发明的第一方面，铁基非晶激光熔覆涂层材料，由Fe、Cr、Mo、B、C和Y六种元素组成，且按照原子百分比计为：Fe 50.50％～51.65％，Cr 14.32％～15.02％，Mo 25.10％～26.2％，B 1.10％～1.42％，C3.24％～3.75％，Y 3.10％～3.60％，且所述涂层材料包括非晶成分和少量Cr₂₃C₆、Fe₂₃B₆晶体相。

所述涂层材料由按照原子百分比计的元素Fe 51.35％～51.65％、Cr 14.70％～15.02％、Mo 25.58％～26.2％、B 1.19％～1.42％、C 3.61％～3.75％和Y 3.57％～3.60％组成，且所述涂层材料的平均硬度为1200～1450HV。

本发明的第二方面，上述铁基非晶激光熔覆涂层材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)Fe、Cr、Mo、B、C和Y粉末按照配比均匀混合得混合粉末；和

(2)Q235钢材基体表面打磨后用二丙酮进行清洗，吹干；和

(3)步骤(1)所得混合粉末用二丙酮醇溶液搅拌成糊状，预置涂覆于步骤(2)所述Q235钢材基体表面，厚度为1～1.5mm，经自然风干后于200℃烘1.5～2h；和

(4)将步骤(3)中烘干试样置于保护气罩内，并置于激光头下的工作台上，使激光束和上述试样表面的法线保持轻微倾角，然后在气流量为15～20L/min的氩气保护下进行激光熔覆，得铁基非晶激光熔覆涂层；其中，激光器的功率为4500W，焦距为335～365mm，扫描速度为1200～3000mm/min。