一種甩帶機銅輥的激光表面熔覆方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金行業(yè)生產(chǎn)儲氫合金和釹鐵硼材料用甩帶機銅輥的表面強化技術(shù) 領(lǐng)域，具體涉及到一種甩帶機銅輥的激光表面熔覆方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 甩帶機銅輥是儲氫合金和釹鐵硼材料生產(chǎn)線上的關(guān)鍵部件，原理是銅輥內(nèi)部采用 通水冷卻結(jié)構(gòu)，當Ni、Co及稀土氧化物的高溫熔融物料澆注到銅輥表面時，在銅輥快速轉(zhuǎn) 動及通水冷卻作用下，高溫熔融物料將快速凝固并成片狀，再經(jīng)后續(xù)破碎、研磨制成儲氫合 金粉和釹鐵硼粉。由于銅輥表面與高溫熔融物料接觸，內(nèi)部通水冷卻，在銅輥表面和內(nèi)部存 在較大的溫度梯度，造成極大的冷熱疲勞作用。通常情況下，銅輥使用40~50爐，表面將出 現(xiàn)嚴重龜裂，高溫物料滲入裂紋造成輥面積瘤，后續(xù)生產(chǎn)中要不斷清理輥面瘤塊，嚴重降低 了生產(chǎn)效率。當龜裂到一定程度，影響到產(chǎn)品質(zhì)量時，就要將龜裂層車掉再重新使用，造成 巨大的材料消耗，增加了企業(yè)生產(chǎn)成本。
[0003] 采用表面工程技術(shù)，在甩帶機銅輥表面制備耐高溫、抗冷熱疲勞強化涂層，是提高 其使用壽命的一種有效手段。
[0004] CN201310240321. 4公開了一種非晶、納米晶結(jié)晶器銅輥的表面修復方法，該方法 采用電鍍技術(shù)，通過在銅輥表面電鍍鎳基合金或純鎳鍍層，在其上再鍍鎳基合金形成雙層 鍍層，提高結(jié)晶器銅輥的耐磨性能和抗冷熱疲勞性能。該方法采用兩層鍍層技術(shù)，工藝復 雜，而且電鍍層與銅合金基體為半冶金結(jié)合，結(jié)合強度低，在強冷熱疲勞工況條件下，鍍層 易過早剝落失效。此外，電鍍技術(shù)是對環(huán)境不友好技術(shù)，應用將越來越受到限制。
[0005] CN201010596518. 8公開了 一種連鑄結(jié)晶器表面導熱耐磨涂層的制備方法。該方法 采用冷噴涂方法在基體表面沉積Ni、Al涂層和陶瓷顆粒，采用熱處理工藝提高涂層與界面 的結(jié)合性能。熱噴涂技術(shù)制備的涂層與基體為機械結(jié)合，結(jié)合力低，涂層剝落失效是其主要 失效形式。采用熱處理工藝可提高涂層與基體結(jié)合性能，但結(jié)晶器尺寸變化大，需要大的真 空室和熱處理溫度，工藝復雜，而且還會帶來銅板氧化和變形問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種甩帶機銅輥的激光表面熔覆方法，該方法制備的涂層 與基體為牢固的冶金結(jié)合，具有耐高溫及抗冷熱疲勞作用等優(yōu)點，可用于甩帶機銅輥的的 表面強化與修復再制造。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的，步驟如下：（1)甩帶機銅輥表面除油、噴砂去除 油污、氧化物等雜質(zhì)；（2)將粒度為50~150Mm的鎳基合金粉末放在100烘箱中1：中4小時； (3)調(diào)整CO2激光器功率為4000~8000W，激光束寬為2~5mm，激光熔覆速度為300~1000mm/ min，激光搭接率為30~60%，采用同步送粉法激光熔覆上述粉末，獲得耐高溫、耐磨損、抗冷 熱疲勞的防護涂層。
[0008] 所述鎳基合金粉末的元素含量為Cr:20~25%，Mo:12~18%，W:2~4%，Ta:l~2%， Nb: 3~5%，Si : 0· 5~1%，B: 0· 5~1%，C: 0· 03~0· 08%，余量為 Ni。
[0009] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：（1)采用激光熔覆技術(shù)，制備與基體冶金結(jié)合的熔覆涂層，結(jié) 合強度高，提高涂層抗剝落性能。（2)選用鎳基高溫合金粉末材料，添加 Mo、W、Ta、Nb等難溶 元素，通過固溶強化作用，提高涂層高溫強度，進而提高涂層耐磨性能和抗冷熱疲勞性能。 [0010] 本發(fā)明是一種采用激光熔覆技術(shù)制備抗高溫、抗磨損、抗冷熱疲勞的鎳基高溫合 金涂層，提高甩帶機銅輥使用壽命的方法。本發(fā)明既可用于甩帶機銅輥的表面強化，也可用 于銅輥的修復再制造，具有廣闊的應用前景。
【附圖說明】
[0011] 圖1為實施例1的激光熔覆涂層的金相顯微組織。
[0012] 圖2為實施例2的激光熔覆涂層的金相顯微組織。
[0013] 圖3為實施例3的激光熔覆涂層的金相顯微組織。
[0014] 圖4為對比例的銅合金基體材料的金相顯微組織。
【具體實施方式】
[0015] 實施例1 (1)將甩帶機銅輥用丙酮除油，噴砂凈化處理，粗糙度為Ra3~5 μ m ; (2 )將成分為 Cr: 20%，Mo: 12%，W: 2%，Ta: 1%，Nb: 3%，Si : 0· 5%，B: 0· 5%，C: 0· 03%，余量為 Ni,粒度為50~150Mm的鎳基合金粉末在100°C烘箱中放置4小時； (3) 調(diào)整CO2激光器功率為4000W，激光束寬為3mm，激光熔覆速度為300mm/min，激光 搭接率為30%，采用同步送粉法激光熔覆上述粉末，熔覆層厚度約為0. 5mm ; (4) 將步驟（3)得到的甩帶機銅輥緩慢冷卻到室溫，打磨拋光熔覆層，獲得耐高溫、耐磨 損、抗冷熱疲勞的防護涂層。
[0016] 實施例2 (1) 將甩帶機銅輥用丙酮除油，噴砂凈化處理，粗糙度為Ra3~5 μ m ; (2) 將成分為 Cr: 23%，Mo: 16%，W: 3%，Ta: I. 6%，Nb: 3· 8%，Si : 0· 7%，B: 0· 6%，C: 0· 05%，余 量為Ni,粒度為50~150Mm的鎳基合金粉末在100°C烘箱中放置4小時； (3) 調(diào)整CO2激光器功率為4000W，激光束寬為3mm，激光熔覆速度為300mm/min，激光 搭接率為30%，采用同步送粉法激光熔覆上述粉末，熔覆層厚度約為0. 6mm ; (4) 將步驟（3)得到的甩帶機銅輥緩慢冷卻到室溫，打磨拋光熔覆層，獲得耐高溫、耐磨 損、抗冷熱疲勞的防護涂層。
[0017] 實施例3 (1) 將甩帶機銅輥用丙酮除油，噴砂凈化處理，粗糙度為Ra3~5 μ m ; (2) 將成分為 Cr:25%，Mo: 18%，W:4%，Ta:2%，Nb:5%，Si: 1%， B: 1%，C:0. 08%，余量為Ni,粒度為50~150Mm的鎳基合金粉末在KKTC烘箱中放置4小 時； (3) 調(diào)整CO2激光器功率為4000W，激光束寬為3mm，激光熔覆速度為300mm/min，激光 搭接率為30%，采用同步送粉法激光熔覆上述粉末，熔覆層厚度約為0. 7mm ; (4) 將步驟（3)得到的甩帶機銅輥緩慢冷卻到室溫，打磨拋光熔覆層，獲得耐高溫、耐磨 損、抗冷熱疲勞的防護涂層。
[0018] 對比例 將銅合金基體材料用丙酮除油，切成50mmX30mmX IOmm的試樣塊，用于測試抗冷熱疲 勞性能。
[0019] 圖1、2和3分別是實施例1、2和3的激光熔覆鎳基高溫合金涂層的金相顯微組織， 圖4是無涂層的銅合金基體材料的金相顯微組織?？梢钥闯觯杭す馊鄹仓苽涞逆嚮邷睾?金涂層與基體為冶金結(jié)合，無裂紋、孔洞等缺陷。表1列出了實施例1、2和3與對比例中銅 合金基體材料的抗冷熱疲勞性能，由表1數(shù)據(jù)可知，與銅合金基體材料相比，表面熔覆高溫 合金涂層后抗冷熱疲勞性能大幅度提高，實施例1、2和3分別提高了 1. 6倍、1. 7倍和1. 6 倍。
[0020] 表1摩擦磨損試驗結(jié)果
【主權(quán)項】
1. 一種甩帶機銅輥的激光表面熔覆方法，其特征是步驟如下：（1)甩帶機銅輥表面除 油、噴砂去除油污、氧化物等雜質(zhì)；（2)將粒度為50~150Mm的鎳基合金粉末放在KKTC烘 箱中4小時；（3)調(diào)整CO 2激光器功率為4000~8000W，激光束寬為2~5mm，激光熔覆速度為 300~1000mm/min，激光搭接率為30~60%，采用同步送粉法激光熔覆上述粉末，獲得耐高溫、 耐磨損、抗冷熱疲勞的防護涂層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的甩帶機銅輥的激光表面熔覆方法，其特征是所述鎳基合金粉 末的元素含量為 Cr: 20~25%，Mo: 12~18%，W: 2~4%，Ta: 1~2%，Nb: 3~5%，Si : 0· 5~1%，B: 0· 5~1%， C:0. 03~0· 08%，余量為 Ni。
【專利摘要】一種甩帶機銅輥的激光表面熔覆方法。特征是甩帶機銅輥表面除油、噴砂凈化；將粒度為50~150μm，成分為Cr<b>:</b>20~25%，Mo<b>:</b>12~18%，W<b>:</b>2~4%，Ta<b>:</b>1~2%，Nb<b>:</b>3~5%，Si<b>:</b>0.5~1%，B<b>:</b>0.5~1%，C<b>:</b>0.03~0.08%的Ni基高溫合金粉末放在100℃烘箱中4小時，調(diào)整CO2激光器功率，激光束寬，激光熔覆速度，激光搭接率，采用同步送粉法激光熔覆上述粉末，獲得鎳基高溫合金防護涂層。本發(fā)明方法制備的鎳基高溫合金涂層與基體結(jié)合緊密，無裂紋、孔洞等缺陷，涂層耐高溫、耐磨損、抗冷熱疲勞性能好，可用于甩帶機銅輥的表面強化與修復再制造。
【IPC分類】B22F1-00, C23C24-10, C22C30-00, C22C19-05
【公開號】CN104561994
【申請?zhí)枴緾N201410821572
【發(fā)明人】馬文有, 劉敏, 黃健, 代明江, 李福海, 佟鑫, 陳興馳
【申請人】廣東省工業(yè)技術(shù)研究院(廣州有色金屬研究院)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月25日