抑制激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层中cBN颗粒分解的方法技术

本发明专利技术公开了一种抑制激光熔覆制备含铬镍基合金‑cBN复合涂层中cBN颗粒分解的方法，该方法的具体过程为：向含铬镍基自熔性合金粉末和cBN粉末中加入Ti粉末形成混合粉末，然后将混合粉末进行球磨处理，得到球磨粉末，以球磨粉末为原料，采用激光熔覆制备含铬镍基合金‑cBN复合涂层。本发明专利技术在含铬镍基自熔性合金粉末和cBN粉末中加入Ti粉末，激光熔覆过程中Ti粉末在激光熔池趋向于集聚在cBN粉末颗粒的周围并与cBN粉末颗粒反应形成TiN层，阻止了cBN粉末颗粒与含铬镍基自熔性合金中的Cr接触并发生反应导致cBN粉末颗粒分解，从而达到激光熔覆制备含铬镍基合金‑cBN复合涂层中抑制cBN颗粒分解的目的。

The method of inhibiting the decomposition of CBN particles in the preparation of Cr Ni based alloy CBN composite coating by laser cladding

【技术实现步骤摘要】
抑制激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层中cBN颗粒分解的方法
本专利技术属于多孔材料
，具体涉及一种抑制激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层中cBN颗粒分解的方法。
技术介绍
氮化硼一般有六方和立方两种晶体结构，六方氮化硼(hBN)与石墨结构相似，通常被称为白色石墨，是一种固体润滑剂；而立方氮化硼(cBN)的晶体结构与金刚石相似，属于一种类金刚石人工合成硬质材料，通常与金刚石统称为超硬材料。立方氮化硼(cBN)具有很高的硬度、热稳定性和化学惰性，虽然其热导率和硬度略低于金刚石，但其化学稳定性和热稳定性远高于金刚石。在大气中，当温度达到600℃时金刚石就会发生石墨化相变，而cBN直到1300℃才发生氧化，在真空中，金刚石和石墨的相变温度约为1300℃，而cBN与h-BN的相比转变温度达到1550℃。另外，cBN磨具的磨削性能非常优异，cBN可以用于钢铁制品的精密加工和研磨，具有优良的耐磨性和耐热性，常用于磨料和刀具材料，因此，将cBN颗粒作为一种强化相颗粒，利用激光熔覆的方法制备于金属基材的表面，是一种提高材料耐磨性的有效方法。激光熔覆技术是一种高效的表面改性技术，它利用高能量激光在零件表面熔覆涂层，熔覆层与基体的结合方式为冶金结合，这种结合方式能够保证涂层与基体间的结合强度，且涂层组织细小、致密，容易实现工艺自动化。激光熔覆镍基合金-cBN复合涂层所采用的镍基合金为镍基自熔性合金，这类合金粉末的成球性好，表面光洁，流动性好，具有优良的耐腐蚀、抗氧化、耐热、耐低应力磨粒磨损和抗粘着磨损等综合性能。镍基自熔性合金熔点低(950～1150℃)，脱氧和造渣能力强，固液相温度区间宽，对于多种基材和陶瓷颗粒(WC)有强润湿能力，是熔覆领域应用较广的一类自熔性合金。其中含铬的NiCrBSi系镍基自熔性合金由于较高的硬度，常被用于激光熔覆制备耐磨和抗氧化涂层，铬的加入使镍基产生固溶强化，提高镍基电极电位而钝化，过量的Cr能与C、B元素形成CrB和CrxCy类高硬度相，弥散分布在固溶强化基体中，起到沉淀硬化作用，大大提高涂层的耐磨性。然而，以含铬镍基自熔性合金作为cBN粘结相进行激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层时，激光对熔池的搅拌作用会导致cBN颗粒与含铬镍基自熔性合金中的Cr发生反应，从而出现cBN颗粒分解、相变和烧蚀等问题，难以将cBN颗粒完好地保留在复合涂层中。因此，如何在激光熔覆过程中抑制含铬镍基自熔性合金中cBN颗粒的分解是制备cBN强化耐磨涂层的关键。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种抑制激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层中cBN颗粒分解的方法。该方法在含铬镍基自熔性合金粉末和cBN粉末中加入Ti粉末，激光熔覆过程中Ti粉末在激光熔池趋向于集聚在cBN粉末颗粒的周围并与cBN粉末颗粒反应形成TiN层，阻止了cBN粉末颗粒与含铬镍基自熔性合金中的Cr接触并发生反应导致cBN粉末颗粒分解，从而达到激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层中抑制cBN颗粒分解的目的。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：抑制激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层中cBN颗粒分解的方法，其特征在于，该方法的具体过程为：向含铬镍基自熔性合金粉末和cBN粉末中加入Ti粉末形成混合粉末，然后将混合粉末进行球磨处理，得到球磨粉末，再以球磨粉末为原料，采用激光熔覆法制备铬镍基合金-cBN复合涂层；所述混合粉末中Ti粉末的质量百分数为10％～30％，Ti粉末与cBN粉末的质量比为1:1。本专利技术在含铬镍基自熔性合金粉末和cBN粉末中加入Ti粉末，然后利用球磨方法混合均匀得到球磨粉末，然后以球磨粉末为原料，采用激光熔覆制备铬镍基合金-cBN复合涂层，在该激光熔覆过程中，由于Ti与N的亲和性强于Cr与B的亲和性，Ti粉末在激光熔池中趋向于集聚在cBN粉末颗粒的周围，并与cBN粉末颗粒反应形成TiN层，阻止了cBN粉末颗粒与含铬镍基自熔性合金中的Cr接触并发生反应导致cBN粉末颗粒分解，使得cBN颗粒完好保存在复合涂层中起到强化作用，从而达到激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层中抑制cBN颗粒分解的目的。上述的抑制激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层中cBN颗粒分解的方法，其特征在于，所述含铬镍基自熔性合金粉末中铬的质量含量为10％～18％。上述含铬镍基自熔性合金粉末的硬度通常大于45HRC，涵盖了多种牌号的镍合金，如Ni45、Ni55、Ni60，为常用的激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层的原料，扩大了本专利技术方法的应用范围，提高了本专利技术方法的适用性。上述的抑制激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层中cBN颗粒分解的方法，其特征在于，所述cBN粉末的粒度为20μm～50μm，所述cBN粉末的颗粒为不规则形貌颗粒。上述cBN粉末形成的含铬镍基合金-cBN复合涂层中的缺陷最少，有效避免了颗粒过大导致激光熔覆制备过程中含铬镍基合金-cBN复合涂层的开裂敏感性增大，提高了含铬镍基合金-cBN复合涂层的质量。上述的抑制激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层中cBN颗粒分解的方法，其特征在于，所述Ti粉末的质量纯度大于99.9％，Ti粉末的粒度为20μm～50μm，所述Ti粉末的颗粒为不规则形貌颗粒或球形颗粒。上述Ti粉末减少了杂质的引入，且有利于Ti粉末在含铬镍基合金-cBN复合涂层中分布均匀。上述的抑制激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层中cBN颗粒分解的方法，其特征在于，所述球磨处理采用的方法为行星式球磨法，所述球磨处理采用的转速为100rpm，球磨时间为1h，球料比为30:1。该球磨处理的条件有利于混合粉末充分混合均匀，避免了球磨处理过程中因球磨速度过快或球磨时间过长造成的cBN颗粒的破碎，同时避免了混合粉末球磨处理过程中的机械合金化现象。上述的抑制激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层中cBN颗粒分解的方法，其特征在于，所述激光熔覆为脉冲激光熔覆。采用脉冲激光熔覆可有效控制含铬镍基合金-cBN复合涂层的厚度，灵活方便，容易实现。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术在含铬镍基自熔性合金粉末和cBN粉末中加入Ti粉末作为原料，采用激光熔覆制备铬镍基合金-cBN复合涂层，激光熔覆过程中Ti粉末在激光熔池趋向于集聚在cBN粉末颗粒的周围，并与cBN粉末颗粒反应形成TiN层，阻止了cBN粉末颗粒与含铬镍基自熔性合金中的Cr接触并发生反应导致cBN粉末颗粒分解，使得cBN颗粒完好保存在复合涂层中起到强化作用，从而达到抑制激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层过程中cBN颗粒分解的目的。2、与现有技术中采用PVD等方法在真空环境下制备与基材的结合强度弱、抗冲击载荷能力差的纳米级的cBN薄膜相比，本专利技术采用激光熔覆法实现了开放环境下铬镍基合金-cBN复合涂层的制备，对基体的形状和大小无限制，扩大了铬镍基合金-cBN复合涂层的适用范围，且该复合涂层与基体呈冶金结合，结合强度高，涂层厚度可控。3、本专利技术通过在原料中加入Ti粉末抑制了激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层中cBN颗粒的分解，方法简单，容易实现，解决了现有技术中采用粉末冶金技术制备含cBN复合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.抑制激光熔覆制备含铬镍基合金‑cBN复合涂层中cBN颗粒分解的方法，其特征在于，该方法的具体过程为：向含铬镍基自熔性合金粉末和cBN粉末中加入Ti粉末形成混合粉末，然后将混合粉末进行球磨处理，得到球磨粉末，再以球磨粉末为原料，采用激光熔覆法制备铬镍基合金‑cBN复合涂层；所述混合粉末中Ti粉末的质量百分数为10％～30％，Ti粉末与cBN粉末的质量比为1:1。

【技术特征摘要】
1.抑制激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层中cBN颗粒分解的方法，其特征在于，该方法的具体过程为：向含铬镍基自熔性合金粉末和cBN粉末中加入Ti粉末形成混合粉末，然后将混合粉末进行球磨处理，得到球磨粉末，再以球磨粉末为原料，采用激光熔覆法制备铬镍基合金-cBN复合涂层；所述混合粉末中Ti粉末的质量百分数为10％～30％，Ti粉末与cBN粉末的质量比为1:1。2.根据权利要1所述的抑制激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层中cBN颗粒分解的方法，其特征在于，所述含铬镍基自熔性合金粉末中铬的质量含量为10％～18％。3.根据权利要1所述的抑制激光熔覆制备含铬镍基合金-cBN复合涂层中cBN颗粒分解的方法，其特征在于，所述cB...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨理京，王少鹏，王培，李争显，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：陕西,61