專利名稱：激光熔覆制作凸字標志牌用合金粉末的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光熔覆材料，具體地指一種激光熔覆制作凸字標志牌用合金粉 末，用于鐵路車輛上標志牌的制作。
背景技術(shù)：
目前，鐵路車輛標志牌大多采用不銹鋼板材制作，其工序是先刻字，再將標志 牌點焊到車體中梁上?？套种谱鲹p壞了不銹鋼板材的表面，且字體凹陷不美觀。同時， 點焊的標志牌在車輛運營過程中易腐蝕脫落，不具有永久性。隨著制作標志牌技術(shù)的進步，市場上已出現(xiàn)了通過激光在產(chǎn)品表面熔覆合金粉 末、從而獲得具有永久性凸字型的標志牌。這種合金粉末常用的有Fe基、Co基以及Ni 基等金屬型粉末。Fe基粉末是以Fe元素為主，同時添加少量的Cr、Ni、B、Si等合金 元素，其耐腐蝕性能較差，不能滿足鐵路車輛長期在大氣侵蝕環(huán)境下運營的要求。Co基 粉末和Ni基粉末分別以合金元素Co和Ni為主，其雖然具有較好的耐腐蝕性，但成本昂 貴，而且這兩種類型的金屬粉末具有較高的硬度，熱膨脹系數(shù)較大，潤濕性較差，激光 熔覆后殘余應(yīng)力較大，易出現(xiàn)裂紋，也不能適應(yīng)鐵路車輛疲勞動載運營的要求。因此， 鐵路科研人員一直在試圖研制一種適合鐵路車輛材質(zhì)和運營環(huán)境的標志牌用激光熔覆合 金粉末，但至今為止尚未取得較好的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種激光熔覆制作凸字標志牌用合金粉末。利用該合 金粉末制作的標志牌具有良好的耐大氣腐蝕性能和激光熔覆工藝性能，可確保覆層與基 材之間連接牢固，無裂紋缺陷，適應(yīng)鐵路車輛運營中經(jīng)受長期大氣侵蝕和復(fù)雜疲勞動載 的要求。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的激光熔覆制作凸字標志牌用合金粉末，其化 學(xué)成分按重量百分數(shù)計為Ni 18 30%、Cr 11 28%、Si: 0.8 2.2%、B 0.4 1.0%、Mn<0.1%> Cu<0.50%, P<0.05%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。作為優(yōu)選方案，上述激光熔覆制作凸字標志牌用合金粉末的化學(xué)成分按重量 百分數(shù)計為Ni 20 22%、Cr: 14 15.5%、Si: 1 1.5%、B: 0.5 0.6%、 Mn<0.1%> Cu<0.50%, P<0.05%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的激光熔覆制作凸字標志牌用合金粉末的各化學(xué)成分設(shè)計機理如下Ni元素Ni為很好的合金元素，可使熔覆組織中具有奧氏體組織，從而獲得良 好的強度和塑性的配合。同時隨著Ni含量的增加也會降低熔覆層的熱膨脹系數(shù)，從而降 低熔覆層的殘余拉應(yīng)力，減少裂紋率和缺陷產(chǎn)生?？紤]到Ni元素價格昂貴，因此Ni含量 不宜太高。通過實驗分析本發(fā)明確定Ni的含量為18 30%，優(yōu)選含量為20 22%。
Cr元素Cr是具有較強固溶強化的元素，能提高合金粉末熔覆層的強度。當Cr 含量達到11%時，合金粉末就具有較好的抗腐蝕性能；當&含量超過13%時，抗腐蝕性能更優(yōu)良。同時Cr還能生成硼化鉻等硬質(zhì)化合物，提高合金粉末的硬度和耐磨性。但 如果其含量過高，會造成合金粉末的韌性降低。本發(fā)明選擇Cr含量為11 28%，優(yōu)選 14 15.5%。Si元素Si在自熔性合金粉末中主要起自造渣、自保護作用。Si可優(yōu)先與合金 粉末中的氧和基材表面氧化物熔融生成低熔點的硼硅酸鹽，硼硅酸鹽覆蓋在熔池表面防 止液態(tài)金屬過渡氧化，從而改善熔體對基體金屬的潤濕能力，減少熔覆層中的夾雜和含 氧量，提高熔覆層的成型工藝性能。同時Si能增加強度，但會造成塑韌性下降，其含量 高時可增加熱裂傾向。通過實驗分析本發(fā)明的Si含量選擇為0.8 2.2%，優(yōu)選含量為 1 1.5%。B元素B與Si性能相近，主要起自造渣、自保護作用。但同時B元素對粉末 熔點、成球性、涂層硬度、耐磨性等均有明顯影響?？紤]到B含量的增加會使得合金粉 末的硬度提高，如生成Fe2B硬質(zhì)相，增大合金粉末的冷裂傾向，因此本發(fā)明選擇B的含 量控制為0.4 1.0%，優(yōu)選含量為0.5 0.6%。Mn元素Mn可配合Si元素起脫氧及脫硫作用，如Mn與S能形成MnS，減輕 S產(chǎn)生熱裂的有害作用。Mn能固溶于鐵素體和奧氏體中，擴大奧氏體區(qū)，改變相變速 度，增加殘余奧氏體含量，能細化晶粒，提高合金粉末的韌性。但過多的Mn會造成熱 敏感和冷裂紋敏感系數(shù)增大。同時，成分設(shè)計時要考慮Mn和Si含量的配比性，本發(fā)明 選擇Mn的含量《0.1%。Cu元素和P元素一般情況下，P屬于有害元素，但適量添加能提高合金粉末 的大氣耐腐蝕性能。本發(fā)明結(jié)合其它各元素的性能和含量在合金粉末成分設(shè)計中特意添 加了 P元素和Cu元素，而且將含量范圍控制為Cu《0.50%、P<0.05%,這樣可確保合金 粉末的抗大氣腐蝕性能和與鐵路車輛用鋼的匹配性。本發(fā)明的優(yōu)點在于所設(shè)計的激光熔覆制作凸字標志牌用合金粉末的硬度與鐵 路車輛的車身基材相近，能確保熔覆層和基材冶金連接部位不出現(xiàn)開裂。該合金粉末的 抗大氣腐蝕性能優(yōu)于現(xiàn)有的鐵路車輛車身基材，能很好地滿足車輛在大氣環(huán)境中運營的 防腐性能要求。同時，該合金粉末還具有良好的潤濕性和自熔性，使得熔覆的字跡美觀 平整。另外，該合金粉末中貴重金屬元素所占比例少，在滿足性能要求的條件下成本低 廉。
具體實施例方式以下結(jié)合幾個具體實施例對本發(fā)明的激光熔覆制作凸字標志牌用合金粉末作進 一步的詳細說明。實施例選擇了十組合金粉末，其化學(xué)成分的重量百分比如表1所示(余量為Fe 及不可避免的雜質(zhì))。表1
權(quán)利要求
1.一種激光熔覆制作凸字標志牌用合金粉末，其化學(xué)成分按重量百分數(shù)計為Ni: 18 30%、Cr: 11 28%、Si: 0.8 2.2%、B 0.4 1.0%、Mn<0.1%> Cu<0.50%, P<0.05%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆制作凸字標志牌用合金粉末，其特征在于該 合金粉末的化學(xué)成分按重量百分數(shù)計為Ni : 20 22%、Cr 14 15.5%、Si 1 1.5%, B 0.5 0.6%、Mn<0.1%> Cu<0.50%, P<0.05%,余量為 Fe 及不可避免的雜 質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光熔覆制作凸字標志牌用合金粉末，用于機車車輛上的標牌制作。其化學(xué)成分按重量百分數(shù)計為Ni18～30％、Cr11～28％、Si0.8～2.2％、B0.4～1.0％、Mn≤0.1％、Cu≤0.50％、P≤0.05％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。實驗證明，該合金粉末的熔覆層和基材冶金連接部位不出現(xiàn)開裂，它的抗大氣腐蝕性能好于現(xiàn)有的機車車身基材，能很好滿足機車車輛在大氣環(huán)境中運營的防腐性能要求，合金粉末還具有良好的潤濕性和自熔性，使得熔覆的字跡美觀平整，而且該合金粉末配方的設(shè)計成本低廉。
文檔編號B23K26/34GK102011065SQ20101058737
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者劉順洪, 張厚勝, 柳家良, 武永亮, 段元威 申請人:南車長江車輛有限公司