【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及模具修复、激光增材制造、激光熔覆等，具体涉及一种渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法。
技术介绍
1、模具钢在实际投入使用前大量采用表面渗氮工艺，其渗氮工艺主要有气体渗氮、离子渗氮和液体渗氮等，由于表层渗氮后材料组织内形成了大量的氮化物和回火马氏体，因此模具钢的使用寿命较渗氮前会大幅提高。通常，模具的制造成本高，采用表面渗氮工艺也存在能耗高、周期长等问题。然而，模具的损伤大多又发生在零件表面，采用一定的手段修复损伤表面可有效延长模具的使用寿命，进而降低工业生产成本，提高经济效益和社会效益。
2、激光熔覆技术作为一项发展较为成熟的再制造技术，已在修复高附加值零件方面产生了巨大的经济效益。不同于未渗氮的零件，在渗氮模具钢表面制备高质量的修复涂层主要有如下难点：
3、(1)常压下氮在熔融态钢中的溶解度极低，氮元素在熔池中易形成氮气，导致材料脱氮并形成大量的氮气孔，亦即熔覆层与基体材料界面处容易产生孔洞缺陷；
4、(2)渗氮材料的激光熔覆工艺窗口更加狭窄，工艺参数的微小调整可能会造成材料微结构和性能的显著差异；
5、有文献指出(vedani m,previtali b,vimercati g m,et al.problems in laserrepair-welding a surface-treated tool steel[j].surface&coatings technology,2007,201(8):4518-4525)采用激光重熔处理渗氮层使熔融金属中
6、可见，在对渗氮模具钢表面进行激光修复时，解决氮气孔在熔覆层的形成是制备高质量熔覆层的关键。材料—组织—结构—性能一体化增材制造技术是目前增材制造技术的主流方向之一，在对渗氮模具钢进行激光修复时，需要对熔覆材料和熔覆层进行特殊设计。在设计或选配针对渗氮钢的熔覆材料时，除了传统熔覆技术要求的熔覆材料与基体材料的晶格匹配度应尽可能高、热膨胀系数和熔点应尽可能相近外，还应重点考虑渗氮层在激光辐照熔化后出现的氮析出和释放问题。
7、综上所述，有必要对现有技术做进一步创新。
技术实现思路
1、针对上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出了一种渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其构思合理、流程简单，在渗氮钢表面进行激光复合涂层的制备，可以获得界面无明显孔洞、裂纹缺陷且性能优良的熔覆层。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其选择ti合金粉末和h13钢合金粉末进行均匀混粉后得到含ti的h13钢粉末，其中ti合金粉末属于微米级粉末；同时，选择stellite合金粉末和h13钢混合粉末进行均匀混粉后得到含stellite合金的h13钢粉末；然后分别将含ti的h13钢粉末和含stellite合金的h13钢粉末进行烘粉处理；接着在渗氮钢表层上熔覆烘粉处理后的含ti的h13钢粉末作为打底层，再在打底层上继续熔覆含ste l l ite合金的h13钢粉末作为工作层，以最终获得含有打底层和工作层的复合涂层。
3、所述渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其中，主要包括以下步骤：
4、(1)材料选择
5、选择微米级ti合金粉末和h13钢合金粉末作为打底层的制备原料备用，同时选择ste l l ite合金粉末和h13钢混合粉末作为工作层的制备材料备用；
6、(2)混粉
7、将上述步骤(1)中选择的微米级ti合金粉末和h13钢合金粉末进行均匀混粉后得到含ti的h13钢粉末，同时将上述步骤(1)中选择的ste l l ite粉末和h13钢混合粉末进行均匀混粉后得到含ste l l ite合金的h13钢粉末；
8、(3)激光熔覆
9、将上述步骤(2)中充分混合均匀的含ti的h13钢粉末和充分混合均匀的含ste l lite合金的h13钢粉末分别进行烘粉处理，然后将烘粉处理后的含ti的h13钢粉末置于送粉器的左粉筒内，同时将烘粉处理后的含ste l l ite合金的h13钢粉末置于送粉器的右粉筒内；然后开启左粉筒在渗氮钢表层熔覆含ti的h13钢粉末作为打底层；打底层熔覆结束后，关闭左粉筒，再开启右粉筒在打底层上继续熔覆含ste l l ite合金的h13钢粉末作为工作层，工作层熔覆结束后，最终得到复合涂层。
10、所述渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其中：所述步骤(2)中的含ti的h13钢粉末是通过将平均粒径8～12μm，纯度为99.7％的微米级ti粉按照要求的质量比加入粒径为53～150μm的h13钢合金粉末中充分混合均匀后获得。
11、所述渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其中：所述步骤(2)中含ti的h13钢粉末中,微米级ti粉的质量比为5％～20％，剩余为h13钢粉末。
12、所述渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其中：所述步骤(2)中含ste ll ite合金的h13钢粉末是通过将粒径为50～100μm的ste l l ite合金粉末按照要求的质量比加入粒径为53～150μm的h13钢混合粉末中充分混合均匀后获得。
13、所述渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其中：所述含ste l l ite合金的h13钢粉末中，ste l l ite合金粉末的质量比为20％～50％，剩余为h13钢粉末。
14、所述渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其中：所述步骤(3)中含ti的h13钢粉末的烘粉处理是将含ti的h13钢粉末置于干燥箱中进行干燥处理，烘粉温度为120℃～140℃，烘干时长为2～6h；
15、所述步骤(3)中含ste l l ite合金的h13钢粉末的烘粉处理是将含ste l l ite合金的h13钢粉末置于干燥箱中进行干燥处理，烘粉温度为120℃～140℃，烘干时长为2～6h。
16、所述渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其中：所述步骤(3)中的打底层和工作层的制备方式均采用激光熔覆方法；
17、所述打底层的激光熔覆工艺参数为：激光功率1500w，扫描速度10mm/s，送粉速率10g/min，搭接率40％，扫描方式为单向平行线填充模式；
18、所述工作层的激光熔覆的工艺参数为：激光功率1500w，扫描速度10mm/s，送粉速率10g/min，搭接率40％，扫描方式为单向平行线填充模式，打底层与工作层之间的激光扫描旋转角度为90°。
19、所述渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其中：所述含ti的h13钢粉末和所述含ste l l ite合金的h13钢粉末均是采用机械混粉的方式获得。
20、所述渗氮模具钢的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其特征在于：选择Ti合金粉末和H13钢合金粉末进行均匀混粉后得到含Ti的H13钢粉末，其中Ti合金粉末属于微米级粉末；同时，选择Stellite合金粉末和H13钢混合粉末进行均匀混粉后得到含Stellite合金的H13钢粉末；然后分别将含Ti的H13钢粉末和含Stellite合金的H13钢粉末进行烘粉处理；接着在渗氮钢表层上熔覆烘粉处理后的含Ti的H13钢粉末作为打底层，再在打底层上继续熔覆含Stellite合金的H13钢粉末作为工作层，以最终获得含有打底层和工作层的复合涂层。
2.如权利要求1所述的渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的含Ti的H13钢粉末是通过将平均粒径8～12μm，纯度为99.7％的微米级Ti粉按照要求的质量比加入粒径为53～150μm的H13钢合金粉末中充分混合均匀后获得。
4.如权利要求3所述的渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其特征在于：所
5.如权利要求2所述的渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中含Stellite合金的H13钢粉末是通过将粒径为50～100μm的Stellite合金粉末按照要求的质量比加入粒径为53～150μm的H13钢混合粉末中充分混合均匀后获得。
6.如权利要求5所述的渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其特征在于：所述含Stellite合金的H13钢粉末中，Stellite合金粉末的质量比为20％～50％，剩余为H13钢粉末。
7.如权利要求2所述的渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中含Ti的H13钢粉末的烘粉处理是将含Ti的H13钢粉末置于干燥箱中进行干燥处理，烘粉温度为120℃～140℃，烘干时长为2～6h；
8.如权利要求2所述的渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的打底层和工作层的制备方式均采用激光熔覆方法；
9.如权利要求2所述的渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其特征在于：所述含Ti的H13钢粉末和所述含Stellite合金的H13钢粉末均是采用机械混粉的方式获得。
10.如权利要求2所述的渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其特征在于：所述复合涂层的厚度达到1.0mm～1.5mm。
...【技术特征摘要】
1.一种渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其特征在于：选择ti合金粉末和h13钢合金粉末进行均匀混粉后得到含ti的h13钢粉末，其中ti合金粉末属于微米级粉末；同时，选择stellite合金粉末和h13钢混合粉末进行均匀混粉后得到含stellite合金的h13钢粉末；然后分别将含ti的h13钢粉末和含stellite合金的h13钢粉末进行烘粉处理；接着在渗氮钢表层上熔覆烘粉处理后的含ti的h13钢粉末作为打底层，再在打底层上继续熔覆含stellite合金的h13钢粉末作为工作层，以最终获得含有打底层和工作层的复合涂层。
2.如权利要求1所述的渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的含ti的h13钢粉末是通过将平均粒径8～12μm，纯度为99.7％的微米级ti粉按照要求的质量比加入粒径为53～150μm的h13钢合金粉末中充分混合均匀后获得。
4.如权利要求3所述的渗氮模具钢的激光熔覆复合涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中含ti的h13钢粉末中,微米级ti粉的质量比为5％～20％，剩余为h13钢粉末。
5.如权利要求2所述的渗氮模具钢的...
【专利技术属性】
技术研发人员：占剑，蒋华臻，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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