[发明专利]一种高耐蚀亚微-纳米晶Fe基激光熔覆层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高耐蚀亚微‑纳米晶Fe基激光熔覆层及其制备方法，本发明高耐蚀亚微‑纳米晶Fe基激光熔覆层制备方法，在基材上采用激光熔覆的方法制备熔覆层，激光熔覆采用的合金粉末由还原铁粉、钒铁粉及石墨粉组成，钒铁粉采用FeV50，合金粉末中钒碳原子摩尔比为1：1.5‑1：1.7。本发明制得的高耐蚀亚微‑纳米晶Fe基激光熔覆层中碳化钒的纳米化以及熔覆层Fe基体的亚微米化，使得熔覆层耐蚀性显著提升。

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，尤其涉及一种高耐蚀亚微-纳米晶Fe基激光熔覆层及其制备方法。

背景技术

激光熔覆技术，是指利用高能激光束在基材表面熔化所添加材料，形成一层与基材呈冶金结合的高性能熔覆层。激光熔覆成套设备价格不菲，熔覆材料成本成为需重点考虑的问题，制备价廉性优熔覆层成为该项技术获得广泛应用的关键。Fe基熔覆粉末价格优势明显，但其耐蚀性有待提高。VC增强Fe基复合激光熔覆层具有较佳的耐磨性，但其耐蚀性相对较差。通过合金化方式可提高Fe基体腐蚀电位，但由此带来粉末成本的增加。通过调控粉末粒径与熔覆工艺细化熔覆层组织，可明显提高VC/Fe熔覆层耐蚀性与强韧性。

齐鲁工业大学种凯在论文《原位自生TiC-VC增强Fe基激光熔覆层组织细化及其性能研究》中公开了一种熔覆合金粉末，熔覆合金粉末由26.00wt.％的钛铁粉、16.57wt.％的钒铁粉、6.23wt.％的石墨及51.20wt.％的还原铁粉组成。当石墨粒径减小时，原位自生反应获得的碳化物的粒径随之减小，但容易出现聚集现象，从而影响熔覆层基体晶粒细化，平均晶粒尺寸只能达到1.79μm。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种高耐蚀亚微-纳米晶Fe基激光熔覆层，以及提供一种高耐蚀亚微-纳米晶Fe基激光熔覆层制备方法，以获得高耐蚀Fe基复合熔覆层。

为了解决上述技术问题，本发明高耐蚀亚微-纳米晶Fe基激光熔覆层制备方法，在基材上采用激光熔覆的方法制备熔覆层，激光熔覆采用的合金粉末由还原铁粉、钒铁粉及石墨粉组成，钒铁粉采用FeV50，合金粉末中钒碳原子摩尔比为1：1.5-1：1.7。

优选的，所采用的合金粉末为梯度粒径合金粉末，其中还原铁粉粒径范围为75μm-150μm，其平均粒径为110μm，钒铁粉粒径范围为23μm-38μm，其平均粒径为30μm，石墨粉粒径范围为8μm-12μm，其平均粒径为10μm，合金粉末组成为：61.54wt.％还原铁粉，32.36wt.％钒铁粉FeV50，6.10wt.％石墨粉。

优选的，先将合金粉末在V型混粉机混合2小时；再将混合好的合金粉末通过水玻璃作为粘结剂预置在基材表面，得到预置层，所述预置层的厚度为0.4mm-0.6mm。

优选的，采用脉冲激光对预置层进行熔覆，脉冲激光占空比90％-95％，激光脉冲频率4400Hz-4600Hz。

优选的，所述的激光功率800W-1000W，光斑直径2.0mm，激光扫描速度10mm/s-15mm/s，对熔覆点喷射的保护氩气流量10L/min。

本发明高耐蚀亚微-纳米晶Fe基激光熔覆层，采用前述任何一项高耐蚀亚微-纳米晶Fe基激光熔覆层制备方法制得。

本发明有益效果：本发明制得的高耐蚀亚微-纳米晶Fe基激光熔覆层，熔覆层中碳化钒的纳米化以及熔覆层Fe基体的亚微米化，使得熔覆层耐蚀性显著提高。尤其是在采用梯度粒径合金粉末，以脉冲激光进行熔覆，在特定的激光比能量条件下，熔覆层中所得原位自生碳化钒95％以上的粒径能达到纳米尺度，熔覆层Fe基体平均粒径尺寸达亚微米超细晶尺度；所得熔覆层硬度相比低碳钢提高600HV0.2以上；所得熔覆层耐腐蚀性约为低碳钢基材的21倍以上。

附图说明

图1为本具体实施例所获得熔覆层光学显微形貌像；

图2为本发明具体实施例所获得熔覆层扫描电镜二次电子形貌像；