[发明专利]一种超高硬防腐耐磨激光熔敷层复合微结构粉末、复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超高硬防腐耐磨激光熔敷层复合微结构粉末、复合材料及其制备方法，该复合微结构粉末为核壳结构，包括WC粉末以及包覆于WC粉末外部的不锈钢粉末。本发明在不锈钢粉末中，添加WC硬质相，基于球磨工艺机械合金化WC与不锈钢粉末，形成以WC为核，不锈钢为壳的复合结构粉末，WC含量可达到60％～80％。在激光熔覆过程中，外层不锈钢粉末可以保护WC，降低WC分解率，在熔敷层中尽量保留WC原始相。未分解WC颗粒不仅可作为硬质相，还能作为异质形核中心，促进二次枝晶形成，细化晶粒，制备出了超硬耐磨熔敷层，与不锈钢熔敷层相比，本专利复合熔敷层不仅具有不锈钢优良的耐蚀性能，还具有高耐磨性能。

技术领域

本发明属于涂层防护技术领域，具体涉及一种超高硬防腐耐磨激光熔敷层复合微结构粉末、复合材料及其制备方法。

背景技术

风机轴承、叶片与蜗壳、锅炉水冷壁等电厂结构与零件服役环境复杂，要求具有较高的耐蚀、耐磨性能。采用优异耐腐蚀性能不锈钢作为构件熔敷层能较好地解决耐蚀问题，可以在短时间内满足服役要求。但由于不锈钢硬度低，耐磨性差，摩擦磨损性能成为使用瓶颈。

目前提高不锈钢耐磨性最常见的方法是添加合金元素，这种方法对涂镀层耐磨性和硬度的提升非常有限。添加硬质相颗粒也是常用的方法，譬如WC颗粒。WC的硬度可以达到2700～3200HV，能显著提升涂镀层硬度。但是WC在高于1000℃时会发生分解，形成低硬度相，这就限制了其对涂层硬度与耐磨性的提升。为最大限度提升涂层硬度，必须提升WC含量，降低WC分解率。常规机械混合方法在提升WC含量的同时不可避免会提升其分解率，且易造成涂层裂纹。因此，需要一种复合粉末可以降低WC分解率，提升WC原始相含量，降低微裂纹量。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种超高硬防腐耐磨激光熔敷层复合微结构粉末、复合材料及其制备方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种超高硬防腐耐磨激光熔敷层复合微结构粉末，所述超高硬防腐耐磨激光熔敷层复合微结构粉末为核壳结构，包括WC粉末以及包覆于WC粉末外部的不锈钢粉末。

优选的，以质量百分数计，所述超高硬防腐耐磨激光熔敷层复合微结构粉末中，WC粉末的含量为60％～80％，不锈钢粉末含量为20％～40％。

优选的，WC粉末与不锈钢粉末之间的结合方式包括冶金结合和机械结合。

优选的，所述不锈钢粉末为奥氏体不锈钢粉末。

本发明如上所述的超高硬防腐耐磨激光熔敷层复合微结构粉末的制备方法，包括如下过程：

将干燥的WC粉末和不锈钢粉末进行球磨，使不锈钢粉末包覆于WC粉末外层，得到所述超高硬防腐耐磨激光熔敷层复合微结构粉末。

优选的，将干燥的WC粉末和不锈钢粉末进行球磨时，采用不同直径的不锈钢磨球，不锈钢磨球的直径范围为6～20mm，球料比为10:1，转速为350r/min，球磨时间为4～24小时。

优选的，所述干燥的WC粉末的粒径为50～100μm，所述干燥的不锈钢粉末的粒径为1～20μm；

不锈钢磨球包括直径为6mm的不锈钢磨球、直径为10mm的不锈钢磨球和直径为20mm的不锈钢磨球，6mm的不锈钢磨球、直径为10mm的不锈钢磨球和直径为20mm的不锈钢磨球的个数比为3:50:200。

本发明还提供了一种复合材料的制备方法，包括如下过程：

通过激光熔覆的方法将本发明如上所述的超高硬防腐耐磨激光熔敷层复合微结构粉末熔覆于基体材料表面，在基体材料表面形成超高硬防腐耐磨激光熔敷层，得到所述复合材料。

优选的，激光熔覆时，激光功率为900W，焊接速度为3mm/s，离焦量：+2mm。