本发明专利技术公开了一种铁基合金表面制备金属间化合物增强耐锌蚀钴基合金激光熔覆层所用粉料和制备工艺，属于表面工程技术领域，为进一步提高沉没辊、轴套等热镀锌生产线关键部件耐高温磨损及锌蚀性能，延长其使用寿命提供一种新型的防护涂层材料及制备工艺。该合金粉料成形性好，与铁基合金基体结合强度高，激光熔覆层性价比高，耐磨、耐锌蚀性能优异，适用于沉没辊、轴套等部件的激光表面防护涂层的制备与再制造，具有良好的应用前景与经济效益。
【技术实现步骤摘要】
一种激光熔覆耐锌蚀钴基合金所用粉料及改性层制备工艺
：本专利技术涉及一种铁基合金表面金属间化合物增强耐锌蚀钴基合金激光熔覆所用粉料及改性层制备工艺，属表面工程
，适用于带钢连续热镀锌生产线沉没辊、轴套等重要消耗部件的表面防护及再制造。
技术介绍
：热镀锌是当今世界上应用最广泛、性价比最优的钢材表面防护处理方法之一。近几年我国汽车、建筑、家用电器等行业飞速发展，对热镀锌产品的需求量逐年增加，热镀锌技术也呈现出新的发展态势。沉没辊、轴套是带钢连续热镀锌生产线的重要消耗部件，液态锌在热镀锌工艺温度(460±5℃)下几乎对所有金属都具有强烈的腐蚀性，国内外沉没辊材质普遍采用SUS-316L不锈钢。普通合金在锌液中腐蚀严重，根本无法应用，目前具有良好耐锌液腐蚀性能的材料大都是难熔纯金属陶瓷和脆性的金属间化合物。由于钢铁材料耐液态锌腐蚀的局限性，液态锌对材料的腐蚀往往成为制约正常生产的重要环节，因此采取一定的表面强化防护工艺来进一步提升不锈钢的表面性能，对改善镀锌制品的质量，提高生产效率，节能降耗都具有重大意义。通过激光表面改性技术来提高材料耐熔融锌腐蚀性能，是近年发展起来的一项技术。激光熔覆表面改性技术是利用高能热源将合金粉末加热熔化以使涂层材料致密化的加工工艺，重熔可使熔覆层与基体的结合区形成致密的、呈冶金结合、较为均匀的组织，激光辐照快速熔凝过程中熔覆层有一定的收缩，孔隙减少甚至消失，进而降低了熔融锌对基体材料的腐蚀。激光表面改性技术是改善金属材料表面性能的有效手段，能够大幅度提高工件的使用寿命。与其他一些金属表面改性技术相比，激光表面改性技术具有十分突出的优点。激光表面改性技术可直接在金属表面制备一层具有低摩擦系数，具有优异耐磨损和抗腐蚀性能，并与金属基材之间呈现牢固冶金结合的特殊材料表面改性层，无疑是在保持金属材料固有优异性能的前提下，从根本上提升材料的表面性能，实现最有效、最经济、最灵活和最具可设计性的表面防护技术之一，因此非常适合于改善热镀锌设备关键部件的表面性能。
技术实现思路
：专利技术目的：为了进一步提升热镀锌行业沉没辊、轴套等部件高温耐磨、耐锌蚀性能，延长其使用寿命，本专利技术提供一种铁基合金表面金属间化合物增强耐磨耐锌蚀钴基合金激光熔覆所用粉末及熔覆层制备工艺。技术方案：本专利技术为实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种铁基合金表面激光熔覆金属间化合物增强耐锌蚀钴基合金改性层所用粉料，其特征在于：所述粉料各组分按照重量百分比为Mo24.5～28.5、Cr7.0～8.5、Ni0.2～1.5、Fe0.2～1.5、C0.05～0.4、CeO20.5～1.0、Si2.5～5.5，余量为Co的混合粉末。稀土CeO2可以减少熔覆层的气孔、夹杂物及裂纹，细化钴基合金激光熔覆层组织，改善合金熔覆层的成形性。所述各种粉末的纯度不低于99.9％，且合金粉料的粒度为50～120微米。涂层合金粉料需在行星式球磨机中球磨或研钵中研磨混合2～5小时。一种如上所述的铁基合金表面激光熔覆金属间化合物增强耐锌蚀Co基合金改性层的工艺方法，其特征在于：按上述粉料的比例称量、混合上述粉末。混合粉末采用球磨或研磨，然后将混合均匀的粉料置于真空干燥箱中烘干2～8小时，将烘干后的合金粉末预置于铁基合金表面，厚度为1.5～3mm；采用半导体激光器进行单道次和多道次激光辐照，经优化工艺参数，激光功率2.5kW，扫描速度800～1000mm/min，激光束大面积扫描搭接率50％，激光熔覆过程保护气氩气流量10～20L/min，在铁基合金表面获得厚度为1.2～2.5mm的含金属间化合物增强耐锌蚀钴基合金激光熔覆层。优点及效果：本专利技术涉及表面工程
，特别涉及一种铁基合金表面激光熔覆金属间化合物增强耐锌蚀钴基合金所用粉料及改性层制备工艺，适用于带钢连续热镀锌生产线沉没辊、轴套等重要消耗部件的表面防护，具有如下优点：本专利技术的粉料作用于铁基合金表面，主要解决现阶段冶金行业热镀锌生产线SUS-316L不锈钢沉没辊存在严重的磨损、锌蚀等问题。液态锌在热镀锌工艺温度(460±5℃)下几乎对所有金属均具有强烈的腐蚀性，因此，改善与锌液接触工件的表面性能对延长其使用寿命十分重要。激光熔覆制备金属间化合物增强耐锌蚀钴基稀土合金涂层具有高硬度、耐高温磨损、耐锌液腐蚀等优异性能，熔覆层中Co3Mo2SiLaves相可有效抑制熔融锌对钴基合金的侵蚀，进一步改善涂层的耐磨耐蚀性能。该激光熔覆层成形性好，性价比高，与基体材料呈良好的冶金结合，同时在热镀锌工作温度下具备优异的耐磨、耐锌蚀性能，可有效延长部件的使用寿命，适用于沉没辊、轴套等部件的表面改性涂层的制备及激光再制造，为制备新型耐磨耐锌蚀防护涂层提供一种可行的途径，具有良好的工业应用前景和经济效益。附图说明：图1为单道Co基系列合金激光熔覆层的宏观形貌图，其中，图1(a)2.5％Si，(b)3.5％Si，(c)4.5％Si，(d)5.5％Si；图2为Co基系列合金激光熔覆层中部组织形貌图，其中，图2(a)2.5％Si，(b)3.5％Si，(c)4.5％Si；图3为含2.5％SiCo基合金激光熔覆层XRD谱图；图4为含3.5％SiCo基合金激光熔覆层XRD谱图；图5为含4.5％SiCo基合金激光熔覆层XRD谱图；图6为销-盘摩擦磨损试验样品图，其中，图6(a)下摩擦副，(b)上摩擦副；图7为Co基系列合金激光熔覆层截面硬度分布曲线图；图8为316L基材及Co基系列合金激光熔覆层460℃磨损过程摩擦系数曲线图；图9为316L不锈钢基材及Co基系列合金激光熔覆层460℃磨损样品表面磨痕形貌图，其中，图9(a)316L不锈钢，(b)2.5％SiCo基合金，(c)3.5％SiCo基合金，(d)4.5％SiCo基合金；图10为316L不锈钢基材及Co基系列合金激光熔覆层460℃熔锌腐蚀24h截面组织形貌图，其中，图10(a)316L不锈钢，(b)2.5％SiCo基合金，(c)3.5％SiCo基合金，(d)4.5％SiCo基合金；图11为Co基系列合金激光熔覆层在460℃锌液腐蚀48h截面组织形貌图，其中，图11(a)2.5％SiCo基合金，(b)3.5％SiCo基合金，(c)4.5％SiCo基合金；图12为含2.5％SiCo基合金激光熔覆层锌蚀过渡层区域截面组织形貌图；图13为含2.5％SiCo基合金激光熔覆层中裂纹处及其周围涂层区域能谱图，其中，图13(a)裂纹处；(b)上过渡层处；(c)腐蚀产物；(d)下过渡层处图14为含4.5％SiCo基合金激光熔覆样品锌蚀层截面组织形貌及沿AB线EDS成分线分析结果，其中图14(a)组织形貌，(b)成分线分布；图15为含4.5％SiCo基合金激光熔覆样品截面锌蚀过渡层各元素EDS面成分分布图；图16为含4.5％SiCo基合金激光熔覆样品熔锌腐蚀界面区域X-射线衍射谱图；图17为含4.5％SiCo基合金激光熔覆层锌液腐蚀模型示意图。具体实施方式：一种铁基合金表面制备金属间化合物增强耐锌蚀钴基合金激光熔覆层所用粉料，其特征在于：所述粉料按照重量百分比为Mo24.5～28.5、Cr7.0～8.5、Ni0.2～1.5、Fe0.2～1.5、C0.05～0.4、CeO20.5～1.0、Si本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铁基合金表面制备金属间化合物增强耐锌蚀钴基合金激光熔覆层所用粉料，其特征在于：所述粉料按照重量百分比为Mo 24.5～28.5、Cr 7.0～8.5、Ni 0.2～1.5、Fe 0.2～1.5、C 0.05～0.4、CeO2 0.5～1.0、Si 2.5～5.5，余量为Co的合金粉末。
【技术特征摘要】
1.一种铁基合金表面制备金属间化合物增强耐锌蚀钴基合金激光熔覆层所用粉料，其特征在于：所述粉料按照重量百分比为Mo24.5~28、Cr7.0~8.0、Ni0.2~1.4、Fe0.2~1.4、C0.05~0.4、CeO20.5~1.0、Si3.5~5.5，余量为Co的合金粉末；所述粉料中各种粉末的纯度不低于99.9％，且涂层合金粉料的粒度为50~120微米。2.一种如权利要求1所述的铁基合金表面金属间化合物增强耐锌蚀钴基合金激光熔覆层的制备方法，其特征在于：该方法步骤如下：S1、按权利要求1的比例称量、混合Mo、Cr、Ni、Si、Fe、C、CeO2、Co各种粉末，混...
【专利技术属性】
技术研发人员：张春华，刘杰，张松，吴臣亮，贾永峰，丁燕燕，张昊天，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。