雙層有機物包覆鐵基合金粉末制備激光熔覆層的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于激光金屬成形技術領域，涉及一種雙層有機物包覆鐵基合金粉末制備 激光熔覆層的方法。
【背景技術】
[0002] 激光金屬成形技術領域中，目前應用較廣泛的是自熔合金粉末，此種粉末硼、硅含 量高，熔覆層易開裂；若采用鎳基粉末，則成本過高；在大氣環境中，鐵基合金粉末在激光 熔覆過程容易氧化燒損，且熔覆層有氣孔夾渣等缺陷，從而導致力學性能降低。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種雙層有機物包覆鐵基合金粉末制備激光熔覆層的方法， 以鐵基合金粉末為原料，將其用有機物雙層包覆，通過激光熔覆，制備出無裂紋，具有金屬 光澤，夾渣氣孔等缺陷少，力學性能大幅提升的激光熔覆層。
[0004] 本發明所采用的技術方案是，一種雙層有機物包覆鐵基合金粉末制備激光熔覆層 的方法，具體按照以下步驟進行：
[0005] 步驟1，雙層有機物包覆鐵基合金粉末的制備；
[0006] 鐵基合金粉末的制備，按照質量百分比，選取鉻15% -19%，鎳2% -9%，硼含量 0.05%~0. 15%，硅含量0. 1%~0.7%，碳含量不高于0.3%，余量為鐵；
[0007] 再按照質量百分比，選取占鐵基合金粉末總重量百分比為0. 06% -0. 2%的松香， 占鐵基合金粉末重量百分比為〇. 15% -0. 4%的工業芡粉；
[0008] 然后在無水乙醇中加入選取的松香，每100g鐵基合金粉末，無水乙醇體積3 7mL， 然后攪拌溶解；將稱取的上述鐵基合金粉末加入已經溶解松香的無水乙醇中，攪拌得到混 合漿料；
[0009] 將制得的混合漿料放在電爐上邊加熱邊攪拌，把無水乙醇蒸干，將蒸干的物料放 在鼓風干燥箱，干燥溫度40-100°C，進一步干燥，12h后取出；將干燥的混合粉末物料放入 球磨機中球磨破碎，過80目篩，制得第一次用松香包覆的鐵基合金粉末；
[0010] 然后將工業芡粉加入純凈水中，每100g鐵基合金粉末，純凈水體積3 7mL，然后攪 拌加熱成糊狀；將制得用松香包覆的鐵基合金粉末放入的糊狀工業芡粉中；充分攪拌，得 到二次混合漿料；將二次混合漿料放在電爐上邊加熱邊攪拌，把水分蒸干，將蒸干水分的物 料放在鼓風干燥箱，干燥溫度40-100°C，進一步干燥，12h后取出；將干燥的混合粉末物料 放入球磨機中球磨破碎，過80目篩，最終制得松香第一次包覆、工業芡粉第二次包覆的鐵 基合金粉末；
[0011] 步驟2,雙層有機物包覆的鐵基合金粉末制備激光熔覆涂層；
[0012] 采用水冷式送粉噴嘴，控制水冷式送粉噴嘴的溫度在KKTC以下；采用同步送粉 裝置將雙層有機物包覆的鐵基合金粉末送到基材表面同時施加外環保護氣幕，然后利用激 光工藝使雙層有機物包覆的鐵基合金粉末熔融，與基材冶金結合。
[0013] 優選的，所述步驟1中，無水乙醇中加入選取的松香比例為每IOOmL無水乙醇中加 入0.85-2. 85g的松香。
[0014] 優選的，所述步驟1中，含有Cr、Ni、B、Si、C等元素的鐵基合金粉末，按照每7mL 無水乙醇中加入100g鐵基合金粉末的比例，將稱取上述鐵基合金粉末加入已經溶解松香 的無水乙醇中。
[0015] 優選的，所述步驟1中，每IOOmL純凈水中加入2-5. 7g工業芡粉的比例，將工業芡 粉加入純凈水中。
[0016] 優選的，所述步驟1中，將制得用松香包覆的鐵基合金粉末放入的糊狀工業芡粉 中，比例為每7mL糊狀工業芡粉加入100g用松香包覆的鐵基合金粉末。
[0017] 優選的，所述步驟2中，激光工藝參數為：激光功率2. 1-2. 5kw，光斑直徑尺寸為 3-5mm，掃描速度為5-7mm/s，同步送粉速度為5-7g/min，搭接系數為0. 5-0. 7,保護氣體為 氬氣。
[0018] 優選的，重復步驟2獲得所需厚度的激光熔覆層。
[0019] 本發明的有益效果是：以鐵基合金粉末為原料，第一層包覆松香，第二層包覆工 業芡粉；采用配套的水冷式送粉噴嘴并施加外環保護氣幕，且控制噴嘴溫度在100°c以下； 利用激光熔覆技術獲得熔覆層，該熔覆層表面也較為平整具有金屬光澤，綜合質量較高，氣 孔、夾渣等缺陷少，無裂紋，力學性能大幅提升；且可以通過調節激光的功率、光斑尺寸、掃 描速度等參數與鐵基合金粉末成分及比例、有機物成分及比例，保護氣體成分來控制熔覆 層的尺寸與整體質量。
【附圖說明】
[0020] 圖1雙層有機物膜激光加熱火焰結構圖。
[0021] 圖2有機物生成還原氣氛原理圖。
[0022] 圖3是激光熔覆涂層外觀形貌圖。
[0023] 其中，圖3a雙層有機物包覆粉末制備的激光熔覆層。
[0024] 圖3b未包覆粉末制備的激光熔覆層。
[0025] 圖4是激光熔覆涂層在體視顯微鏡下50倍外觀形貌圖。
[0026] 其中，圖4a雙層有機物包覆粉末制備的熔覆層在體視顯微鏡下外觀形貌圖。
[0027] 圖4b未包覆粉末制備的熔覆層在體視顯微鏡下外觀形貌圖。
[0028] 圖5是激光熔覆層表面硬度分分布圖。
[0029] 圖6是試件尺寸圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0031] -種雙層有機物包覆鐵基合金粉末制備激光熔覆層的方法，具體按照以下步驟進 行：
[0032] 步驟1，雙層有機物包覆鐵基合金粉末的制備，
[0033] 鐵基合金粉末的制備，按照質量百分比，選取鉻15% -19%，鎳2% -9%，硼含 量0.05%~0. 15%，硅含量0. 1 %~0.7%，碳含量不高于0.3%，余量為鐵；與鐵基合金 粉末重量百分比為0. 06% -0. 2%的松香（分子式C19H29COOH)，與合金粉末重量百分比為 ? ?^^㈠ ^^的工業芡粉丨分子式⑴此從)!!）。
[0034] 然后在無水乙醇中加入選取的松香，比例為每IOOmL無水乙醇中加入0. 85-2. 85g 的松香；然后攪拌溶解；將上述含有Cr、Ni、B、Si、C等元素的鐵基合金粉末，按照每7mL無 水乙醇中加入100g鐵基合金粉末的比例，將稱取的上述鐵基合金粉末加入已經溶解松香 的無水乙醇中，攪拌得到混合漿料；
[0035] 將制得的混合漿料放在電爐上邊加熱邊攪拌，把無水乙醇蒸干，將蒸干的物料放 在鼓風干燥箱，干燥溫度40-100°C，進一步干燥，12h后取出；將干燥的混合粉末物料放入 球磨機中球磨破碎，過80目篩，制得第一次用松香包覆的鐵基合金粉末。
[0036] 其中，松香膜平均厚度約為100nm，如圖1所示；
[0037] 然后按照每IOOmL純凈水中加入2-5. 7g工業芡粉的比例，將工業芡粉加入純凈水 中，然后攪拌加熱成糊狀；將制得用松香包覆的鐵基合金粉末放入的糊狀工業芡粉中，比例 為每7mL糊狀工業芡粉加入100g用松香包覆的鐵基合金粉末；充分攪拌，得到二次混合漿 料；將二次混合漿料放在電爐上邊加熱邊攪拌，把水分蒸干，將蒸干水分的物料放在鼓風干 燥箱，干燥溫度40-100°C，進一步干燥，12h后取出；將干燥的混合粉末物料放入球磨機中 球磨破碎，過80目篩，最終制得松香第一次包覆、工業芡粉第二次包覆的鐵基合金粉末。
[0038] 每100g鐵基合金粉末大于7ml無水乙醇與純凈水的體