高速激光熔覆专用粉末

2023-10-20 18:14

激光熔覆粉末是用于激光熔覆技术中的专用材料,具有特定的成分和性能。以下是关于激光熔覆粉末的详细介绍:

一、按成分分类

  1. 自熔性合金粉末

    • 镍基自熔性合金粉末:以镍为基体,含有硼、硅等合金元素。例如,Ni60合金粉末,其具有良好的耐热性、耐蚀性和耐磨性,熔点较低,自熔性好,能够在激光熔覆过程中形成均匀、致密的熔覆层,常用于机械零件的耐磨、耐腐蚀涂层制备,如轴类、齿轮等部件的修复与强化。

    • 钴基自熔性合金粉末:以钴为主要成分,同时添加铬、钨、钼等元素。Co-Cr-W合金粉末具有较高的红硬性、热稳定性和耐磨性,在高温环境下仍能保持良好的性能,适用于在高温、高压、高磨损条件下工作的部件,如航空发动机零部件、石油化工行业中的阀门密封面等的熔覆。

    • 铁基自熔性合金粉末:以铁为基体,加入镍、碳、硼、硅等元素。该类粉末成本低,具有良好的耐磨性和一定的耐腐蚀性,可用于一些对成本敏感且需要较高耐磨性的零件,如普通机床的导轨、农机具等的修复和强化。


  2. 陶瓷粉末

    • 氧化铝(Al₂O₃)粉末:氧化铝陶瓷粉末具有硬度高、耐磨性好、化学稳定性强等特点。在激光熔覆中,可在金属表面形成坚硬的陶瓷涂层,显着提高零件的耐磨性和耐蚀性,常用于制造切削刀具、模具以及需要高耐磨和耐化学腐蚀的机械部件。

    • 氧化锆(ZrO₂)粉末:氧化锆陶瓷粉末具有良好的韧性和高强度,同时还具备优异的隔热性能和化学稳定性。可用于热障涂层的制备,如航空发动机的热障涂层,能够有效地降低高温部件的温度,提高其使用寿命。

    • 碳化物粉末:包括碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)等。碳化钨具有极高的硬度和优异的耐磨性,常用于制造高性能的耐磨涂层;碳化钛则具有良好的耐腐蚀性和导电性,可用于制备耐磨、耐腐蚀且具有特殊电学性能的涂层。


  3. 复合粉末

    • 金属-陶瓷复合粉末:将金属粉末与陶瓷粉末按一定比例混合,兼具金属的韧性和陶瓷的硬度、耐磨性等优点。例如,镍铝-氧化铝复合粉末,在激光熔覆过程中,金属相能够形成连续的粘结相,使涂层具有良好的韧性和结合强度,而陶瓷相则提供高的硬度和耐磨性,常用于制造既需要承受较大载荷又要求高耐磨性的零件表面涂层。

    • 金属-金属复合粉末:不同金属元素的粉末按特定比例混合,以满足特殊的性能需求。如镍铬合金粉末与钼粉末混合,可获得具有良好的耐高温性能和耐磨性能的涂层,适用于高温环境下工作的部件,如炉膛内的部件、高温轴承等。


二、按粒度分类

  1. 粗粉

    • 粒度范围一般在53μm - 150μm之间。粗粉具有较大的颗粒尺寸,在激光熔覆过程中能够形成较厚的涂层,适用于对涂层厚度有较高要求的场合,如大型结构件的修复和强化。由于颗粒较大,粗粉在熔覆时可能需要更高的激光功率和更慢的扫描速度,以确保粉末能够充分熔化并形成均匀的涂层。


  2. 细粉

    • 粒度通常小于53μm。细粉具有较小的颗粒尺寸和较大的比表面积,能够更好地吸收激光能量,形成更加均匀、致密的涂层。细粉适用于制备薄涂层或对涂层质量要求较高的精密零件,如光学仪器部件、电子元件等的表面处理。在使用细粉进行激光熔覆时,需要精确控制激光参数和送粉量,以避免涂层出现缺陷。


三、按功能分类

  1. 耐磨涂层粉末

    • 这类粉末主要用于提高零件表面的耐磨性能。上述的镍基、钴基、铁基自熔性合金粉末以及碳化物粉末等都属于耐磨涂层粉末的范畴。它们通过在零件表面形成具有高硬度和良好耐磨性的涂层,能够有效减少零件在摩擦过程中的磨损,延长零件的使用寿命。


  2. 耐腐蚀涂层粉末

    • 用于制备耐腐蚀涂层的粉末主要包括镍基、钴基自熔性合金粉末以及一些含有耐腐蚀元素的合金粉末。这些粉末能够在零件表面形成一层致密的保护膜,阻止外界腐蚀介质与零件基体的接触,从而提高零件的耐腐蚀性。


  3. 耐高温涂层粉末

    • 氧化锆、镍铬合金等具有优异高温性能的粉末可用于制备耐高温涂层。这些涂层能够在高温环境下保持较好的稳定性和机械性能,防止零件在高温条件下发生变形、氧化等现象,适用于在高温环境中工作的零件,如航空航天领域的发动机部件、冶金工业中的高温炉具等。


  4. 热障涂层粉末

    • 以氧化锆为代表的热障涂层粉末,主要作用是降低零件表面的温度,提高零件的抗热震性能。在航空发动机等高温工作设备中,热障涂层能够有效地将高温燃气与零件基体隔离开来,保护零件免受高温侵蚀,延长零件的使用寿命