本發明涉及激光熔覆,具體而言,涉及一種適用于高速激光熔覆的涂層粉末材料及其應用和涂層的制備方法。
背景技術:
1、工業應用中,很多場合對于零部件的耐磨能力和耐蝕能力提出較高的要求,需要對基體進行表面改性,然而,使用傳統的電鍍、噴涂等技術進行涂層制備時,涂層和基體的結合強度不高、涂層內部的致密性較差,不能很好的滿足涂層的服役要求。激光熔覆作為先進的表面處理技術之一,通過在基體表面施加熔覆材料,并利用高能量密度的激光束熔化填充材料,使得熔覆層和基體發生冶金結合,可以明顯的改善材料的表面涂層質量,提升構件的服役壽命。
2、和常規的激光熔覆相比,高速激光熔覆的速度更快,熱輸入量相對較低,對基材的損傷小,熔覆構件的變形小,其有明顯的優勢。然而,面對某些關鍵零部件對耐磨、耐腐蝕均有較高要求的場合,使用傳統商用粉末進行高速激光熔覆涂層制備時,在涂層硬度及耐磨性較高時,由于涂層的冷卻速度較快,涂層內部應力較大,使得涂層很容易發生開裂,造成涂層的失效。
3、鑒于此,有必要從熔覆的涂層材料成分上做出改變,以使得涂層具有較高耐磨和耐蝕性能的同時,也具備良好的抗開裂性能。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種適用于高速激光熔覆的涂層粉末材料及其應用和涂層的制備方法,以改善上述技術問題。
2、本發明是這樣實現的:
3、第一方面,本發明提供了一種適用于高速激光熔覆的涂層粉末材料,其化學組成為:1~2wt%c、1~2.5wt%b、10~15wt%cr、1~1.5wt%si、0.5~1.2wt%mn、0.3~0.6wt%ni、1.8~3wt%ti、3~5wt%v和3~6wt%w,余量為fe。
4、可選地,其化學組成為:1.2wt%c、1.5wt%b、14wt%cr、1.3wt%si、0.7wt%mn、0.5wt%ni、2.4wt%ti、3.5wt%v和5.1wt%w,余量為fe。
5、可選地,涂層粉末材料為球形;和/或,所述涂層粉末材料的粒徑為20μm~50μm。
6、可選地,涂層粉末材料通過氣霧法或者旋轉電極法制備。
7、第二方面,本發明還提供了一種涂層的制備方法,其包括:采用高速激光熔覆工藝將上述涂層粉末材料在基體表面形成涂層。
8、可選地,高速激光熔覆工藝選用的激光束為光斑能量均勻分布的近紅外光。
9、可選地,控制光斑尺寸為0.8mm~1.5mm,激光功率為800w~2000w,激光運動速度為1m/min~10m/min,送粉器轉速為1r/min~3r/min;
10、可選地,吹粉氣體和保護氣體均為惰性氣體,保護氣流量為15l/min~25l/min。
11、可選地,焊縫的搭接率為30%~70%。
12、可選地,該涂層的制備方法還包括在進行高速激光熔覆操作之前,對所述涂層粉末材料進行干燥;和/或,對待噴涂的基體進行表面清潔處理。
13、可選地,干燥溫度為80℃~120℃,干燥時間為240min~300min。
14、第三方面,本發明還提供了一種工件,其由上述涂層的制備方法在基體表面形成涂層后得到。
15、第四方面,本發明還提供了上述涂層粉末材料在通過高速激光熔覆工藝制備零部件上的應用。
16、本發明具有以下有益效果:通過對用于高速激光熔覆的涂層粉末材料的元素種類、含量的精細調控,來實現明顯提升相關工件表面的耐磨以及耐腐蝕能力,并且所制備的涂層質量好,內部沒有裂紋,且涂層制備時熱量輸入相對較低,對工件的變形影響小。
1.一種適用于高速激光熔覆的涂層粉末材料,其特征在于,其化學組成為:1~2wt%c、1~2.5wt%b、10~15wt%cr、1~1.5wt%si、0.5~1.2wt%mn、0.3~0.6wt%ni、1.8~3wt%ti、3~5wt%v和3~6wt%w,余量為fe。
2.根據權利要求1所述的涂層粉末材料,其特征在于,其化學組成為:1.2wt%c、1.5wt%b、14wt%cr、1.3wt%si、0.7wt%mn、0.5wt%ni、2.4wt%ti、3.5wt%v和5.1wt%w,余量為fe。
3.根據權利要求1所述的涂層粉末材料,其特征在于,所述涂層粉末材料為球形;和/或,所述涂層粉末材料的粒徑為20μm~50μm。
4.根據權利要求1~3任一項所述的涂層粉末材料,其特征在于,所述涂層粉末材料通過氣霧法或者旋轉電極法制備。
5.一種涂層的制備方法,其特征在于,其包括:采用高速激光熔覆工藝將權利要求1~4任一項所述的涂層粉末材料在基體表面形成涂層。
6.根據權利要求5所述的方法,其特征在于,所述高速激光熔覆工藝選用的激光束為光斑能量均勻分布的近紅外光;
7.根據權利要求5所述的方法,其特征在于,其還包括在進行高速激光熔覆操作之前,對所述涂層粉末材料進行干燥;和/或,對待噴涂的基體進行表面清潔處理。
8.根據權利要求7所述的方法,其特征在于,干燥溫度為80℃~120℃,干燥時間為240min~300min。
9.一種工件,其特征在于,其由權利要求5~8任一項所述的涂層的制備方法在基體表面形成涂層后得到。
10.如權利要求1~4任一項所述的涂層粉末材料在通過高速激光熔覆工藝制備零部件上的應用。