一种等离子堆焊合金粉末及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种等离子堆焊合金粉末及其制备方法和应用，属于材料技术领域。一种等离子堆焊合金粉末，包括Fe基合金粉末和铸造碳化钨粉末。Fe基合金粉末包括：C 1～4％，Mo 1～4％，Ni 0.5～10％，Ti 0.1～0.5％，V 0.1～0.5％，Co 0.1～0.3％，Mn 0.1～0.3％，B 1～5％，Si 2～7％，Cr 10～40％，余量为Fe。本发明专利技术的等离子堆焊耐磨合金粉末与基体结合良好，硬度高，堆焊内部无气孔夹杂，表面平滑。无明显裂纹具有较高的抗冲击性能，耐磨性能优异。可广泛应用于金属表面的等离子堆焊耐磨强化处理。

【技术实现步骤摘要】
一种等离子堆焊合金粉末及其制备方法和应用
本专利技术涉及材料
，且特别涉及一种等离子堆焊合金粉末及其制备方法和应用。
技术介绍
随着工业现代化的发展，对各种设备零部件表面性能的要求越来越高，诸如磨损、腐蚀、高温氧化等表面的局部损坏又往往造成整个零部件失效，最终导致设备停产，如盾构机刀盘、磨煤机磨盘、砼泵眼睛板、切割环等许多零部件的黑色金属表面，受竹木屑、石灰、沙石粒、铁屑、煤块、橡塑颗粒、石英等坚硬物质的持久而剧烈的相互挤压、碾磨、冲刷等的作用，导致严重的磨损现象，致使这些零部件使用寿命大大缩短，造成巨大的经济损失。碳化钨颗粒增强金属基复合材料具有高强度、高硬度、耐磨、耐腐蚀、低热膨胀系数、较高的热导率等优点，被广泛应用于矿山、石油、地质、冶金、机械、建材、造纸、发电等行业。在工件表面堆焊后可以显著提高工件表面耐磨性，进而在石油地质钻探、工程机械、水泥建材和轨道交通等国民经济重要领域发挥越来越重要的作用。近年来在航空航天，汽车以及其它结构材料应用领域，碳化钨颗粒增强金属基复合材料被认为是最有前景的功能材料之一。等离子堆焊因制备方法简单，能制备较厚的焊层，且相对于其它方法沉积效率高，成本低，被认为是理想的表面强化方法之一。常用等离子堆焊用耐磨合金粉末有镍钴基及铁基两种，镍钴基合金粉末如Ni60可用于零部件表面提高耐磨损等性能，由于我国镍、钴原料资源缺乏及价格较贵等因素限制了其使用。铁基合金粉末价格便宜，但存在着耐磨性差。虽有在合金粉末中添加碳化物等增强相提高耐磨性的技术，但存在着抗裂性差、抗冲击能力差等缺点。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的包括提供一种等离子堆焊合金粉末，该合金粉末具有高耐磨性，抗裂性好、抗冲击的性能。本专利技术的目的还包括上述等离子堆焊合金粉末的制备方法，该方法操作简单，可控性强，可实现工业化生产。本专利技术的目的还包括提供上述等离子堆焊合金粉末在金属表面的耐磨强化处理中的应用。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出一种等离子堆焊合金粉末，包括Fe基合金粉末和铸造碳化钨粉末。Fe基合金粉末包括：C1～4％，Mo1～4％，Ni0.5～10％，Ti0.1～0.5％，V0.1～0.5％，Co0.1～0.3％，Mn0.1～0.3％，B1～5％，Si2～7％，Cr10～40％，余量为Fe。一种上述等离子堆焊合金粉末的制备方法，包括：将Fe基合金粉末和铸造碳化钨粉末混合。本专利技术提出了上述等离子堆焊合金粉末在金属表面的耐磨强化处理中的应用。本专利技术的有益效果包括：本专利技术以Fe基合金粉末和铸造碳化钨粉末为原料，将铸造碳化钨加入到Fe基合金粉末中，通过合金粉末中的钛钒等元素抑制碳化钨的溶解，使得此粉末制备的耐磨层具有耐磨性好，抗裂性好，同时具有较高的抗冲击性能。通过调整Fe基合金粉末含有的元素及其配比，提高合金粉末的硬度，进而调整堆焊层的硬度，与铸造碳化钨粉末共同作用，提高堆焊层耐磨性、抗裂性以及抗冲击性能。本专利技术的等离子堆焊耐磨合金粉末与基体结合良好，硬度高，堆焊内部无气孔夹杂，表面平滑。无明显裂纹具有较高的抗冲击性能，耐磨性能优异。可广泛应用于金属表面的等离子堆焊耐磨强化处理。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的一种等离子堆焊合金粉末及其制备方法和应用进行具体说明。本专利技术提供了一种等离子堆焊合金粉末，包括Fe基合金粉末和铸造碳化钨粉末。将铸造碳化钨加入到Fe基合金粉末中，通过合金粉末中的钛钒等元素抑制碳化钨的溶解，使得此粉末制备的耐磨层具有耐磨性好，抗裂性好，同时具有较高的抗冲击性能。适量的铸造碳化钨有助于提高堆焊层的耐磨性，过少的碳化钨提高堆焊层耐磨性能有限，过多的碳化钨将引起堆焊层的开裂通过专利技术人的实验研究，铸造碳化钨粉末的质量为Fe基合金粉末质量的1～20％时，得到的等离子堆焊合金粉末具有较好的抗磨性能和抗冲击性能。进一步地，在本专利技术较优的实施例中，Fe基合金粉末粒度为45～150微米，形状为近球形。铸造碳化钨粉末为不规则形状铸造碳化钨或近球形铸造碳化钨，优选球形铸造碳化钨。本专利技术实施例中的铸造碳化钨粉末为碳化钨及碳化二钨(WC、W2C)共晶组织，其粒度为38～420微米。在该粒径范围内，Fe基合金粉末可以较好的抑制碳化钨的溶解。可选的，Fe基合金粉末粒度为50微米、60微米、75微米、85微米、90微米、95微米、100微米、110微米、115微米、120微米、130微米、140微米。铸造碳化钨粉末的粒度可以为45微米、65微米、80微米、95微米、120微米、150微米、200微米、240微米、280微米、300微米、350微米、400微米。本申请的专利技术人通过调整Fe基合金粉末含有的元素及其配比，提高合金粉末的硬度，具体的，按重量百分比计，Fe基合金粉末包括：C1～4％，Mo1～4％，Ni0.5～10％，Ti0.1～0.5％，V0.1～0.5％，Co0.1～0.3％，Mn0.1～0.3％，B1～5％，Si2～7％，Cr10～40％，余量为Fe。C的加入有助于形成碳化物增强相，提高材料堆焊耐磨性，但C的含量应在一定范围内，过高的碳含量将使得堆焊层强度下降。进一步地，C的质量百分比为2～4％，其中，C的质量百分比为3％。Mo的加入可改善合金的高温性能及耐蚀性。进一步地，Mo的质量百分比可以为2～4％，其中，Mo的质量百分比可以为3％。Ni及Cr的加入可产生固溶强化同时提高堆焊层的耐蚀性。进一步地，Ni的质量百分比为3～7％，其中，Ni的质量百分比可以为4％、5％、6％。Cr的质量百分比为20～30％，其中，Cr的质量百分比可以为23％、24％、25％、26％、28％。Co及Cr的加入也有助于提高合金高温抗氧化等性能。Co的质量百分比为0.1～0.3％，其中，Co的质量百分比可以为0.2％。B及Si的加入可起到助熔造渣作用，又能提高自熔性，增加堆焊合金与基体的湿润性，减少堆焊层裂纹、气孔夹杂等缺陷。进一步地，B的质量百分比为1～3％，其中，B的质量百分比可以为2％。Si的质量百分比为2～4％，B的质量百分比可以为3％。通过控制Mn、Co、B、Si、C的含量调整堆焊层的硬度，与铸造碳化钨粉末协同作用，形成碳化钨增强相，提高堆焊层耐磨性。本专利技术还提供了上述等离子堆焊合金粉末的制备方法，包括：将Fe基合金粉末和铸造碳化钨粉末混合。具体的，采用气雾化法制备Fe基合金粉末。根据欲制备的Fe基合金粉末化学成分，考虑熔炼雾化过程的烧损，确定铁合金、镍及铬等原料的比例，将原料放入熔炼炉以短时间熔化合金化后进行气雾化制粉，将雾化制得粉末进行筛分。需要说明的是，本专利技术实施例采用的气雾化法为本
的通用技术。得到一定粒度的Fe基合金粉末后，将Fe基合金粉末后与铸造碳化钨粉末混合通过机械混合均匀。如可以通过搅拌机混合，该混合方法为本领域的通用技术，本专利技术对其不做限定。本专利技术提供的等离子堆焊合金粉末适用于等离子堆焊工艺，工艺性能好。堆焊层硬度值大于60HR本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子堆焊合金粉末，其特征在于，包括Fe基合金粉末和铸造碳化钨粉末；按质量百分比计，所述Fe基合金粉末包括：C 1～4％，Mo 1～4％，Ni 0.5～10％，Ti 0.1～0.5％，V 0.1～0.5％，Co 0.1～0.3％，Mn 0.1～0.3％，B 1～5％，Si 2～7％，Cr 10～40％，余量为Fe。

【技术特征摘要】
1.一种等离子堆焊合金粉末，其特征在于，包括Fe基合金粉末和铸造碳化钨粉末；按质量百分比计，所述Fe基合金粉末包括：C1～4％，Mo1～4％，Ni0.5～10％，Ti0.1～0.5％，V0.1～0.5％，Co0.1～0.3％，Mn0.1～0.3％，B1～5％，Si2～7％，Cr10～40％，余量为Fe。2.根据权利要求1所述的等离子堆焊合金粉末，其特征在于，按质量百分比计，所述Fe基合金粉末包括：所述C2～4％，所述Mo2～4％，所述Ni3～7％，所述Ti0.1～0.3％，所述V0.2～0.4％，所述Co0.1～0.3％，所述Mn0.1～0.3％，所述B1～3％，所述Si2～4％，所述Cr20～30％，余量的所述Fe。3.根据权利要求2所述的等离子堆焊合金粉末，其特征在于，按质量百分比计，所述Fe基合金粉末包括：所述C3％，所述Mo3％，所述Ni5％，所述Ti0.2％，所述V0.3％，所述Co0.2％，所述Mn0.2％，所述B2％，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢焕文，刘辛，王蕾，
申请(专利权)人：广东省材料与加工研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44