【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光熔覆，具体地说是涉及一种激光熔覆低电位耐蚀金属涂层及其制备方法。
技术介绍
1、低合金高强钢属于高强度船舶结构材料用钢，广泛应用于船体的重要部位，以关键船舶海水管路为例：其工作条件苛刻复杂，经常受到海水冲刷、海水浸泡、电偶腐蚀等多种腐蚀影响。而海水管路承担着各种机械设备流体、气体介质的输送，在海洋设备运行中至关重要。管路腐蚀失效后不仅需要高额的维修费用，而且会给企业的生产运营带来严重影响。因此，关于管路的腐蚀防护始终是国内外造船界重点关注的问题。
2、激光熔覆技术是一种绿色高效的金属表面涂层制备技术，它能够利用高能激光束将在基体表面的合金粉末加热至熔化并与基体表面冶金结合，具有基体热变形小、熔覆层稀释率低、熔覆层组织致密等优点，被广泛地应用于工件的表面改性强化。例如：文献1【feng,x.,x.cui,g.jin,et al.,underwater laser cladding in full wetsurroundings for fabrication of nickel aluminum bronze coatings.surface andcoatings technology,2018.333:p.104-114.】利用激光熔覆技术制备镍铝青铜涂层，在模拟海洋环境下的一系列表征性能测试中表现不俗，表明激光熔覆技术强化海洋装备零部件具有良好的发展前景。文献2【hino,t.,m.tamura,y.tanaka,et al.,development ofunderwater laser cla
3、专利文献cn116676597a公开了一种用于激光熔覆的高硬度抗点蚀的铁基合金粉末，元素质量百分比为cr：21.0～29.0％，ni：2.0～5.0％，mo：1.5～2.5％，si：1.0～2.5％，mn：0.3～0.6％，c：0.1～0.3％，b：0.8～1.5％，ti：0.5～1.0％，o＜0.03％，余量为fe和不可避免的杂质；使用该粉末激光熔覆的样品抗点蚀性能好，成本低廉，合金碳含量低，裂纹倾向性小。但是该文献所制备的涂层与基材之间电位差仍然较大。
4、专利文献cn115558920a公开了一种耐强酸冲蚀的高熵合金涂层材料的制备方法，激光熔覆粉末中fe元素添加量25.00～21.88at.％，co元素添加量25.00～21.88at.％，cr元素添加量22.50～19.69at.％，ni元素添加量25.00～28.13at.％，mo元素添加量2.50～2.19at.％，al元素添加量0～6.25at.％。但是该文献制备涂层主要针对于化工行业强酸恶劣服役环境，对于海洋腐蚀环境下服役的机械结构与设备适用性仍有待提高。
5、专利文献cn114411056a公开了一种铁基合金粉末、耐蚀金属涂层及其制备方法，铁基合金粉末由以下质量百分含量的元素组成：c为1.5～3.0％，si为0.5～1.5％，cr为16～18％，ni为1～4％，mo为1～3％，mn为0.2～1％，nb和v总量为0.2～1％，其余为fe，能够实现耐磨损、抗腐蚀和抗开裂三种性能的良好平衡。但是该文献中所采用进口商用粉末成本较大，对于海洋设备与机械大结构来说其成本仍然高昂。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种激光熔覆低电位耐蚀金属涂层及其制备方法，以解决现有技术中存在的涂层与基材之间电位差较大、涂层制作成本大等问题。相比基体低合金高强钢，该涂层具有较高的硬度和较好的耐腐蚀性能，同时制备工艺简单，成本较低，适合工业化生产。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术的第一个目的，是提供一种用于激光熔覆的低电位耐蚀金属粉末，其特征在于，由以下质量分数的元素组成：cr：5％～7％，ni：4％～6％，c：0.10％～0.50％，余量为fe元素和其他不可避免的杂质元素。
4、在用于激光熔覆的耐蚀金属粉末成分设计上，cr元素可以通过提高熔覆层的表面钝化能力来改善熔覆层耐腐蚀性能，并且在特定的cr含量下，可以促进熔覆层中生成高硬度的铬碳化物，提升熔覆层的硬度与耐磨损性能；ni元素作为奥氏体形成元素，可以促进激光熔覆层中形成稳定的奥氏体，在提升熔覆层耐腐蚀性能的同时加强熔覆层的韧性，降低裂纹敏感性。与现有技术相比，本专利技术提供熔覆粉末减少其他元素的引入，在保证熔覆涂层耐海水腐蚀性能的基础上，尽可能地控制生产成本，以更好的实现海洋机械设备表面强化运用的工业化生产。
5、进一步地，所述低电位耐蚀金属粉末由420模具钢粉、316l不锈钢定制粉与纯铁粉按元素质量比均匀混合而成；所述混合的设备采用双锥高效混合机。
6、本专利技术还提供一种激光熔覆低电位耐蚀金属涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7、(1)将所述耐蚀金属粉末放入干燥箱中烘干，再倒入送粉器的粉仓中待用；将低合金高强钢基板清洁后固定在平台上；
8、(2)进行激光熔覆，工艺参数为：激光功率为2000～3000w、扫描速度为2000～3000mm/min，送粉厚度为0.5～2.0mm，搭接量为0.5～2.0mm，光斑直径为2～4mm，离焦量为5～15mm，保护气流量为10～30l/min，得到低电位耐蚀金属涂层。
9、进一步地，所述保护气为氩气，纯度≥99.99％。
10、进一步地，所述激光熔覆的层数为2～4层。
11、实验结果表明，相较于低合金高强钢基材，本专利技术的激光熔覆低电位耐蚀金属涂层的制备方法工艺简单，成本低廉，得到的耐蚀金属涂层有着良好的耐盐雾腐蚀性能，表面显微硬度最高可达低合金高强钢基材的141％，在3.5％nacl溶液里面的电位低于基材，有效地提高了低合金高强钢基材的硬度和耐腐蚀性能。
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1.一种用于激光熔覆的低电位耐蚀金属粉末，其特征在于，由以下质量分数的元素组成：Cr：5%～7%，Ni：4%～6%，C：0.10%～0.50%，余量为Fe元素和其他不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的用于激光熔覆的低电位耐蚀金属粉末，其特征在于，所述耐蚀金属粉末由420模具钢粉、316L不锈钢定制粉与纯铁粉按元素质量比均匀混合而成；所述混合的设备采用双锥高效混合机。
3.一种激光熔覆低电位耐蚀金属涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的激光熔覆低电位耐蚀金属涂层的制备方法，其特征在于，所述保护气为氩气，纯度≥99.99%。
5.根据权利要求3所述的激光熔覆低电位耐蚀金属涂层的制备方法，其特征在于，所述激光熔覆的层数为2～4层。
6.根据权利要求3～5中任一项所述的制备方法制备的激光熔覆低电位耐蚀金属涂层。
【技术特征摘要】
1.一种用于激光熔覆的低电位耐蚀金属粉末，其特征在于，由以下质量分数的元素组成：cr：5%～7%，ni：4%～6%，c：0.10%～0.50%，余量为fe元素和其他不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的用于激光熔覆的低电位耐蚀金属粉末，其特征在于，所述耐蚀金属粉末由420模具钢粉、316l不锈钢定制粉与纯铁粉按元素质量比均匀混合而成；所述混合的设备采用双锥高效混合机。
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【专利技术属性】
技术研发人员：李毛毛，禹文娟，王娟，李伟，牛建民，刘景榕，王永光，刘涛，秦秀敏，
申请(专利权)人：上海船舶工艺研究所中国船舶集团有限公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：
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