一种钨合金及模具浇口杯表面激光熔覆钨合金的方法技术

一种钨合金，按重量份计，由以下组分组成：钨85

【技术实现步骤摘要】
一种钨合金及模具浇口杯表面激光熔覆钨合金的方法


[0001]本专利技术涉及金属表面处理
，具体涉及一种钨合金及激光熔覆的方法。

技术介绍

[0002]低压铸造模具浇口杯常用的制作材料为H13、SKD61高性能热作模具钢，这两种材质的浇口杯在铝合金低压铸造时因长时间与铝液直接接触极易出现腐蚀，而腐蚀后的浇口杯焊补修理耗时较长，且焊补修正后的浇口杯再次使用时，焊补部位腐蚀速度加快，会大大降低浇口杯的使用寿命。此外，浇口杯内壁容易粘铝，粘铝较多便会影响铝液充型，进而易造成产品内部组织疏松，从而导致产品泄漏报废。
[0003]现有技术中浇口杯通常采用氮化处理，即调整浇口杯的氮化层深度及氮化硬度的方法来提高浇口杯表面的强度、提升抗腐蚀能力、减轻粘模，从而提高浇口杯的寿命，但是通过氮化处理，浇口杯的寿命提升并不明显，其寿命大约在3500模次；而为了提升浇口杯的寿命，现有技术中出现了整体用钨合金制备的浇口杯，由于钨合金具有超高的导热性能、耐热冲击性能，高温条件下低的热膨胀系数，700℃以内不氧化，600℃以内不发生粘铝的特点，使用钨合金制备浇口杯可大幅提升其寿命，减少粘模现象，降低维护成本，然而钨合金价格昂贵，制作成本较高。
[0004]现有技术中也有在模具表面激光熔覆合金以提高浇口杯抗腐蚀能力的，该合金具有抗腐蚀能力主要是因为添加了具有较高的硬度和抗腐蚀能力的碳化钨，但利用碳化钨较高的硬度和抗腐蚀能力来提高浇口杯抗腐蚀能力具有下述缺点：在含有碳化钨的合金中，碳化钨的占比较少，只能占比10
‑
>30%，而碳化钨占比较少意味着合金的耐腐蚀性能不会太高；若为了提高合金的耐腐蚀性能添加过多的碳化钨，则合金激光熔覆工艺中容易产生裂纹、孔洞等缺陷。
[0005]现有技术中还有制备仅含有钨、镍两种金属的钨镍合金以提高浇口杯抗腐蚀能力的，但该金属粉末延展性差，机械强度低，熔点比较高，激光熔覆困难，熔覆效果差。
[0006]此外，在CN201910703560.6中还公开了金属激光熔覆打印二维准直器材料及其制备方法，其中金属激光熔覆打印二维准直器材料，包括：金属粉末。优选的，所述金属粉末为钨或钼合金粉末或是钨或钼与其它低熔点金属的均匀混合粉末，如WxCu1‑
x合金，其铜含量性在5%
‑
50%；WxNi1‑
x
‑
yFey，WxNi1‑
x
‑
yCuy，WxNi1‑
x
‑
yCry，其中，x+y=5%
‑
50%，此组分可用于钼合金。优选的，所述金属粉末为钨或钼与其它低熔点单质金属的均匀混合粉末，如WxNi1
‑
x
‑
yFey，WxNi1‑
x
‑
yCuy，WxNi1‑
x
‑
yCry，其中，x+y=5%
‑
50%，此组分可用于钼合金。优选的，所述钨或钼合金粉末可以为四元合金，如WxCu1‑
x
‑
y
‑
zNiyFeZ、WxCu1‑
x
‑
y
‑
zNiyCrZ、WxCu1‑
x
‑
y
‑
zNiyZnZ、WxCu1‑
x
‑
y
‑
zNiyTiZ，其中x+y+z=5%
‑
10%，此组分可用于钼合金。
[0007]上述金属激光熔覆打印二维准直器材料中，虽然金属粉末为钨或钼合金粉末或是钨或钼与其它低熔点金属的均匀混合粉末，但是其钨或钼合金粉末中，根据上述合金的含量可知，钨或钼的最大含量仅有45%，其余均为低熔点单质金属，故其只能解决机械强度差，熔点高，金属成形能力差的缺点，但其耐腐蚀性能依然不强。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种钨合金，其能够在进一步提高耐腐蚀性能和使用寿命的同时解决钨合金激光熔覆工艺中容易产生裂纹、孔洞等缺陷的问题。
[0009]本专利技术的另一目的是提供一种模具浇口杯表面激光熔覆钨合金的方法，将钨合金激光熔覆到浇口杯上，大幅提高浇口杯寿命。
[0010]本专利技术的目的是这样实现的，一种钨合金，按重量份计，由以下组分组成：钨85
‑
93份、铬7
‑
9份、钇0.5
‑
1.5份、氢化锆0.7
‑
2份以及镧2
‑
4份。
[0011]在本专利技术中，工作原理在于：钨具有超高的导热性能、耐热冲击性能，且高温硬度较好，耐铝液腐蚀磨损的能力较高；7
‑
9份的铬促进生成致密氧化膜，提高合金的耐高温腐蚀能力；氢化锆ZrH2在激光熔覆过程中，会分解，提供锆Zr原子，锆Zr和钇Y联合作用，提高钨合金的强韧性，降低致密氧化膜的脆性以及提高氧化膜与浇口杯基体的结合力，从而在热冲击过程中，使具有保护作用的致密氧化膜不会脱落，进而提高该钨合金在浇口杯基体上的使用寿命；2
‑
4份的镧La可减少激光熔覆钨合金涂层中的缺陷，提高钨合金涂层致密度。由于纯Zr容易氧化，故上述钨合金中不能用纯Zr代替氢化锆ZrH2。
[0012]上述钨合金制备的涂层具有超高的导热性能，高温硬度较好，耐铝液腐蚀磨损的能力较高以及不沾铝的特性，能够大幅延长钨合金自身的使用寿命，从而延长基体的使用寿命；该钨合金制备涂层的高强韧性能够大幅提高其耐热冲击性能，以及提高钨合金涂层与浇口杯基体的结合力，避免钨合金涂层从浇口杯基体上脱落，从而延长钨合金涂层在浇口杯基体上的时间，提高基体的寿命。
[0013]此外，钨合金制备的涂层没有裂纹、组织结构致密，涂层致密度达到99%以上，且钨含量占比较多，即使占比90%以上也不会造成钨合金在激光熔覆工艺中产生裂纹、孔洞等缺陷，进一步大大提高钨合金的耐腐蚀性能和使用寿命。
[0014]另外，由于钨熔点较高，不易粘合，利用熔点较低的铬、钇、氢化锆和镧可有利于元素之间的粘合，提高钨合金的机械强度和涂层的成形能力。钨含量较少会降低钨合金的导热性能，高温硬度和耐铝液腐蚀磨损；钨含量较多，则其它粉末会较少，从而导致各元素之间不易粘合使涂层产生裂纹、孔洞等缺陷，影响钨合金涂层致密度、韧性、耐热冲击性能和使用寿命等。在钨85
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93份、铬7
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9份、钇0.5
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1.5份、氢化锆0.7
‑
2份以及镧2
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4份的情况下既能够提高耐腐蚀性能和使用寿命，又可以解决钨合金激光熔覆工艺中容易产生裂纹，孔洞等缺陷的问题。
[0015]进一步地，按重量份计，由以下组分组成：钨90
‑
93份、铬7.8
‑
8份、钇0.9
‑
1.2份、氢化锆1.5
‑
1.8份以及镧2.6
‑
3.5份。该比例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钨合金，其特征在于：按重量份计，由以下组分组成：钨85
‑
93份、铬7
‑
9份、钇0.5
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1.5份、氢化锆0.7
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2份以及镧2
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4份。2.根据权利要求1所述的钨合金，其特征在于：按重量份计，由以下组分组成：钨90
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93份、铬7.8
‑
8份、钇0.9
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1.2份、氢化锆1.5
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1.8份以及镧2.6
‑
3.5份。3.根据权利要求1或2所述的钨合金，其特征在于：钨、铬、钇、氢化锆、镧分别为纯度大于98%、平均粒径20um
‑
70um的粉末。4.一种模具浇口杯表面激光熔覆钨合金的方法，其特征在于：包括以下步骤：称量权利要求1至3中任意一项所述的钨合金；将钨合金混合进行球磨、干燥；将浇口杯表面清洁干净，去除表面的氧化皮；在惰性气体保...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昆，
申请(专利权)人：重庆工港致慧增材制造技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：