一种利用激光熔覆增强Hastelloy N合金表面耐磨性的方法
【专利说明】
(一)
技术领域
[0001]本发明涉及一种提高HastelloyN合金表面耐磨性的方法，特别涉及一种采用激光恪覆增强Hastelloy N合金表面耐磨性的方法。
(二)
【背景技术】
[0002]激光熔覆，作为一种新型的表面改性技术，主要在基体表面添加熔覆材料，通过激光辐照扫描使之与基体表层一起熔凝，在基体表面形成一种具有特殊性能的薄层，从而最大限度开发材料的性能。Hastelloy N合金在恪盐堆、化工设备、航天、制药、核工业等方面应用广泛，由于材料比较稀有和昂贵，所以需要对其采取相应保护措施，如在Hastelloy N合金表面熔覆其他耐高温耐腐蚀材料。传统的采用SiC粉激光熔覆的方法，是将SiC熔覆于材料表面，利用SiC本身的高硬度来提高材料表面的耐磨性。而在本方法中，同样将SiC熔覆于Hastelloy N合金表面，但SiC在激光熔覆过程中完全分解，产生Si和C。其中Si作为一种催化剂，会促进Haste 1 loy N合金内C与Mo反应生成MoC，而MoC也拥有良好的耐高温、耐磨性及较高的硬度;反应剩余的C单质呈石墨形态，可以对材料起到一定的润滑作用，相应的摩擦系数可大大降低。最后在Hastelloy N合金表面形成MoC、C和基体均勾分布的恪覆层，并没有SiC的存在，利用MoC和C的双重作用来进一步增强Hastelloy N合金表面耐磨性。
(三)
【发明内容】
[0003]本发明目的是提供一种采用激光恪覆技术增强HastelloyN合金表面耐磨性的方法。
[0004]本发明采用的技术方案是:
[0005]本发明提供一种利用激光恪覆增强HastelloyN合金表面耐磨性的方法，所述方法为:(1)将Hastelloy N合金表面清洗预处理，获得预处理后的Hastelloy N合金；(2)将经过酸洗的碳化硅陶瓷粉烘干，获得预处理后的碳化硅陶瓷粉；(3)将步骤(2)预处理后的碳化硅陶瓷粉均匀铺展于步骤(1)预处理后的Hastelloy N合金表面，并用激光辐照扫描至不低于2600°C进行激光熔覆，获得激光熔敷后的Hastelloy N合金；(4)将步骤(3)激光熔敷后的Hastelloy N合金进行热处理，随后冷却至室温，获得表面耐磨性增强的Hastelloy N合金。
[0006]进一步，所述步骤(l)Hastelloy N合金预处理方法为:用体积浓度99.7%乙醇水溶液清洗，并用热风吹干。
[0007]进一步，所述步骤(2)碳化硅陶瓷粉预处理方法为:将碳化硅陶瓷粉用体积浓度10%氢氟酸水溶液浸泡24小时，用蒸馏水漂洗至pH为6.5，100°C烘24h。
[0008]进一步，所述步骤(2)碳化娃陶瓷粉粒径为50μηι。
[0009]进一步，所述步骤(3)碳化娃陶瓷粉在预处理后的Hastelloy N合金表面厚度为
0.5_lmm0
[0010]进一步，所述步骤(3)激光熔敷温度为2600°C，碳化硅陶瓷粉末完全分解，并与Hastelloy N合金内Mo充分反应后均勾覆盖于Hastelloy N合金表面，在Hastelloy N合金表面形成MoC、C和基体均匀分布的熔覆层。
[0011 ]进一步，所述步骤(3)热处理条件为680°C条件下保温2-3小时。
[0012]与现有技术相比，本发明有益效果主要体现在:较之传统的利用SiC本身的高硬度来提高材料表面耐磨性的激光熔覆方法，本发明利用高温使碳化硅完全分解形成Si和C，其中Si作为一种催化剂，会促进Hastelloy N合金内Mo与C反应生成MoC。因此，在Hastelloy N合金表面形成大量MoC、C和基体均匀分布的熔覆层。利用MoC和C的双重作用来进一步增强Hastelloy N合金表面耐磨性。熔覆前基体的弹性模量大约为231G pa，硬度大约为6G pa,熔覆后基体弹性模量和硬度大致不变，MoC的弹性模量大约为394G pa，硬度大约为23G pa。所得熔覆层结构更加稳定，没有裂纹产生，耐磨性也得到极大的提高。
(四)
【附图说明】
[0013]图1是本发明方法形成恪覆层的示意图，1-碳化娃粉末，2-HastelloyN合金。
[0014]图2是本发明方法形成熔覆层的原理示意图，3-MoC，4_C，5-基体。
(五)
【具体实施方式】
[0015]下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此:
[0016]本发明实施例所用Hastelloy N合金质量组成为:Ni_17.29Mo_6.96Cr_3.96Fe-0.627Mn-0.466S1-0.0488C(wt.%)D
[0017]实施例
[0018]如图1-图2所示，本发明采用激光恪覆技术增强HastelloyN合金表面耐磨性的方法，包括以下步骤:
[0019]1)首先将Has tel loy N合金(50mm X 50mm X 4mm)用体积浓度99.7 %乙醇水溶液清洗除去表面油污及杂质，并用热风吹干，获得预处理后的Hastelloy N合金；
[0020]2)将粒径为50μηι碳化娃陶瓷粉末用体积浓度10%氢氟酸水溶液浸泡24小时进行清洗，除去其中的杂质，随后100°c烘24h，得到纯净的碳化硅陶瓷粉末；
[0021]3)将步骤2)制备的碳化硅陶瓷粉末均匀铺展于步骤1)预处理的Hastelloy N合金表面，厚度为1mm;
[0022]4)对步骤3)覆盖碳化硅粉末的Hastelloy N合金进行激光熔敷，使温度达到2600°C，碳化娃粉末与Hastelloy N合金表层同时恪化，经过一系列反应后形成大量MoC和C单质，并均匀分布于熔覆层内；
[0023]5)对步骤4)经激光熔敷后的Hastelloy N合金在680°C条件下保温3小时，从而消除激光熔敷过程中产生的内应力。通过显微组织观察，发现在Hastelloy N合金表面并没有SiC，Si渗透于基体之中，在基体表面分布大量MoC和C。熔覆前基体的弹性模量大约为231Gpa，硬度大约为6G pa，熔覆后基体弹性模量和硬度大致不变，MoC的弹性模量大约为394Gpa，硬度大约为23G pa ο
【主权项】
1.一种利用激光恪覆增强HastelloyN合金表面耐磨性的方法，其特征在于所述方法为:(1)将Hastelloy N合金表面清洗预处理，获得预处理后的Hastelloy N合金；(2)将经过酸洗的碳化硅陶瓷粉烘干，获得预处理后的碳化硅陶瓷粉；(3)将步骤(2)预处理后的碳化硅陶瓷粉均匀铺展于步骤(1)预处理后的Hastelloy N合金表面，并用激光辐照扫描至不低于2600°C进行激光熔覆，获得激光熔敷后的Hastelloy N合金；(4)将步骤(3)激光熔敷后的Hastelloy N合金进行热处理，随后冷却至室温，获得表面耐磨性增强的Hastelloy N合金。2.如权利要求1所述利用激光恪覆增强HastelloyN合金表面耐磨性的方法，其特征在于所述步骤(1)Hastelloy N合金预处理方法为:用体积浓度99.7%乙醇水溶液清洗，并用热风吹干。3.如权利要求1所述利用激光恪覆增强HastelloyN合金表面耐磨性的方法，其特征在于所述步骤(2)碳化硅陶瓷粉预处理方法为:将碳化硅陶瓷粉用体积浓度10%氢氟酸水溶液浸泡24小时，用蒸馏水漂洗至pH为6.5，100°C烘24h。4.如权利要求1所述利用激光恪覆增强HastelloyN合金表面耐磨性的方法，其特征在于所述步骤(2)碳化硅陶瓷粉粒径为50μπι。5.如权利要求1所述利用激光恪覆增强HastelloyN合金表面耐磨性的方法，其特征在于所述步骤(3)碳化娃陶瓷粉在预处理后的Hastelloy N合金表面厚度为0.5_lmm。6.如权利要求1所述利用激光恪覆增强HastelloyN合金表面耐磨性的方法，其特征在于所述步骤(3)激光熔敷温度为2600°C。7.如权利要求1所述利用激光恪覆增强HastelloyN合金表面耐磨性的方法，其特征在于所述步骤(3)热处理条件为680°C条件下保温3小时。
【专利摘要】本发明公开了一种利用激光熔覆增强Hastelloy？N合金表面耐磨性的方法，所述方法为：将Hastelloy？N合金表面清洗预处理，将经过酸洗的碳化硅陶瓷粉烘干；将预处理后的碳化硅陶瓷粉均匀铺展于预处理后的Hastelloy？N合金表面，并用激光辐照扫描至不低于2600℃进行激光熔覆，获得激光熔敷后的Hastelloy？N合金，随后冷却至室温，获得表面耐磨性增强的Hastelloy？N合金；本发明利用高温使碳化硅完全分解形成Si和C，其中Si作为一种催化剂，会促进Hastelloy？N合金内Mo与C反应生成MoC，在Hastelloy？N合金表面形成大量MoC、C和基体均匀分布的熔覆层，增强Hastelloy？N合金表面耐磨性；所得熔覆层结构更加稳定，没有裂纹产生，耐磨性也得到极大的提高。
【IPC分类】C23C24/10
【公开号】CN105483696
【申请号】CN201511004969
【发明人】贺艳明, 谢浩, 杨建国, 沈寒旸, 杨学顺, 王丽梅, 谢志刚, 高增梁
【申请人】浙江工业大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月28日