本发明属于激光熔覆
技术领域：
，具体地说涉及一种非真空气雾化耐磨蚀铁基合金粉末及其制备方法。
背景技术：
：激光熔覆是激光加工技术的一个重要分支，通过高能量激光束，可实现复杂零部件的制造、表面改性及再制造修复。激光熔覆技术相较于传统工艺方法具有不受选材限制、热应力及热变形较小以及结合强度高等优势，尤其是近年来发展迅速的(超)高速激光熔覆技术，在节约粉末、提高熔覆效率、减少变形、保证冶金结合强度等方面具有重要优势，在代替电镀方面又增加一项重要技术手段。近年来，航空航天、电子信息、能源电力、冶金机械等领域在3d打印、激光熔覆、等离子熔覆、喷涂等技术方面对高性能合金粉末的需求越来越旺盛。尤其对粉末材料的种类、质量以及成本等方面的要求越来越高，金属粉末的制备朝着高纯、微细、成分和粒度可控以及低成本的方向发展。金属粉末制备技术经过近几十年的发展已经形成了大规模的工业生产，并成功地应用于粉末冶金等工业领域。现有技术中，对粉末的几何特性诸如颗粒尺寸、粒度分布、粉末形貌以及不同批次产品的稳定性等方面并未形成严格的要求，且生产效率低，使得生产成本居高不下。因此，现有技术有待于进一步改进和发展。技术实现要素：针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种非真空气雾化耐磨蚀铁基合金粉末及其制备方法。该粉末具有良好的球形度与流动性，且制备方式生产效率高，能有效降低生产成本。本发明提供如下技术方案：c：c对不锈钢的硬度及耐腐蚀有很大影响。c是提高不锈钢硬度的中重要元素；c与cr的亲和力很大，能和cr形成一系列的复杂碳化物，含碳量越高，形成的碳化物就越多，cr的消耗量就越大，使得晶间腐蚀性能越差。因此，c的质量比设定为0.07-0.2％。si：si对不锈钢的耐氯离子腐蚀性能是有利的；但si含量较大时，有助于碳化铬的沉淀，促进贫铬区的形成。因此，si的质量比设定为0.5-1.5％。mn：mn能提高钢的强度，但是易和钢中的s结合成mns夹杂。mns在酸性溶液中的溶解速率较大，是孔蚀的敏感点。随着mn含量的增加合金的腐蚀率增大，孔蚀电位下降。因此，增加合金的mn含量对抗孔蚀是不利的。因此，mn的质量比设定为0.3％-1.0％。s和p：s和p在一般不锈钢中是常有杂质元素，均降低不锈钢的腐蚀性能。因此，s和p的质量比设定为≤0.03％。cr：cr是增加不锈钢耐蚀性能的基本元素之一，是提高钢的钝化膜的修复能力或称再生能力，提高不锈钢的耐点蚀性能。cr含量增加有利于贫铬区与富铬区含铬量的平衡，降低晶间腐蚀的敏感性。因此，cr的质量比设定为15.5％-19.0％。ni：ni是优良的耐腐蚀材料，也镍是不锈钢的主要元素之一，提高奥氏体含量，同时提高钢的抗腐蚀能力。因此，ni的质量比设定为15.5％-19.0％。mo：mo能降低不锈钢表面钝化膜中的缺陷浓度，使不锈钢表面生成很致密而牢固的钝化膜，显著提高不锈钢在各种酸中的耐蚀性，尤其是抗氯离子点蚀性能。因此，mo的质量比设定为1％-3％。b：b能显著提高不锈钢的硬度及强度，但过多的b会导致裂纹倾向。因此，b的质量比设定为0.2％-1％。根据以上分析，一种非真空气雾化耐磨蚀铁基合金粉末，按质量百分含量计，包括如下成分：优选的，一种非真空气雾化耐磨蚀铁基合金粉末，按质量百分含量计，包括如下成分：c0.14％、si0.75％、mn0.35％、cr17.35％、ni3.28％、mo2.05％、b0.35％、fe75.66％。优选的，一种非真空气雾化耐磨蚀铁基合金粉末，按质量百分含量及，包括如下成分：c0.12％、si0.92％、mn0.46％、cr15.82％、ni4.41％、mo1.33％、b0.41％、fe76.46％。优选的，一种非真空气雾化耐磨蚀铁基合金粉末，按质量百分含量及，包括如下成分：c0.12％、si1.03％、mn0.48％、cr16.67％、ni4.15％、mo2.57％、b0.31％、fe74.6％。优选的，一种非真空气雾化耐磨蚀铁基合金粉末，按质量百分含量及，包括如下成分：c0.09％、si1.31％、mn0.36％、cr16.98％、ni3.85％、mo2.85％、b0.52％、fe74.97％。优选的，一种非真空气雾化耐磨蚀铁基合金粉末，按质量百分含量及，包括如下成分：c0.08％、si0.87％、mn0.86％、cr16.28％、ni3.90％、mo1.82％、b0.46％、fe75.66％。一种非真空气雾化耐磨蚀铁基合金粉末的制备方法，包括如下步骤：(1)配料：称重制粉用原材料，原材料按照重量份数计包括硅铁1-3份、锰铁0.5-1.5份、铬铁15-20份、镍板2-5.5份、钼铁1.5-4份、硼铁1-3份，纯铁块70-80份；(2)熔炼：将铬铁、镍板、钼铁、纯铁块放入熔炼坩埚，加热熔化，浇注前5min，加入硅铁、锰铁、硼铁继续加热直至全部熔化成钢液；(3)浇注雾化：将钢液从熔炼坩埚浇注到保温坩埚，流经雾化器及喷嘴，通过高压氮气将钢液雾化成粉末；(4)冷却收粉：雾化完成后，待粉末冷却后收集；优选的，铬铁、镍板、钼铁、纯铁块放入熔炼坩埚后，加热至1300-1400℃进行金属熔化；加入硅铁、锰铁、硼铁后加热至1500-1600℃进行金属熔化。优选的，所述高压氮气压力为2-5mpa。优选的，对收集的粉末进行筛粉处理，筛分出53-150μm粒径粉。有益效果：本发明非真空气雾化耐磨蚀铁基合金粉末及其制备方法，该制备方法，基于耐磨蚀工况用零部件的新品制造或废旧产品再制造，开发的适用耐磨蚀铁基合金粉末配方，制造成本低廉，所制备的合金粉末，具有球形度高、流动性好、松装密度高等优点，对于激光熔覆有良好的送粉流动性及上粉率。具体实施方式为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。以下为本发明具体实施例：具体实施例1：一种非真空气雾化耐磨蚀铁基合金粉末的制备方法如下：(1)配料：将所需各种制粉原材料，如锰铁、硅铁、铬铁、镍板等，严格按照配方要求称重备用；(2)熔炼：采用非真空气雾化制粉系统进行制粉，首先将不易烧损的原材料(如铬铁、镍板、纯铁块等)放入熔炼坩埚，设备通电加热将其熔化成钢液化清(1300-1400℃)，将钢液表面杂质进行清理，浇注前5分钟，加入易烧损原材料(主要为脱氧类原材料，如硅铁、锰铁、硼铁等)继续加热(1500-1600℃)直至全部熔化；(3)浇注雾化：将钢液从熔炼坩埚浇注到保温坩埚，流经雾化器及喷嘴，通过高压氮气(压力2-5mpa)将钢液雾化成粉末；(4)冷却收粉：雾化完成后，待收粉器内粉末冷却后进行收粉处理；(5)筛粉：采用振动筛，筛分出53-150μm粒径粉末；(6)合批：将若干炉筛分后的粉末进行合批混粉；(7)真空包装：由于粉末在大气环境下，易受潮、氧化，需要对合批后的粉末及时真空包装，根据真空袋，每袋1-50kg，以便后续发货。所得铁基合金粉末质量百分比如下：c0.14％、si0.75％、mn0.35％、cr17.35％、ni3.28％、mo2.05％、b0.35％、fe75.66％，余量为不可避免的杂质。具体实施例2：一种非真空气雾化耐磨蚀铁基合金粉末的制备方法如下：(1)配料：将所需各种制粉原材料，如锰铁、硅铁、铬铁、镍板等，严格按照配方要求称重备用；(2)熔炼：采用非真空气雾化制粉系统进行制粉，首先将不易烧损的原材料(如铬铁、镍板、纯铁块等)放入熔炼坩埚，设备通电加热将其熔化成钢液化清(1300-1400℃)，将钢液表面杂质进行清理，浇注前5分钟，加入易烧损原材料(主要为脱氧类原材料，如硅铁、锰铁、硼铁等)继续加热(1500-1600℃)直至全部熔化；(3)浇注雾化：将钢液从熔炼坩埚浇注到保温坩埚，流经雾化器及喷嘴，通过高压氮气(压力2-5mpa)将钢液雾化成粉末；(4)冷却收粉：雾化完成后，待收粉器内粉末冷却后进行收粉处理；(5)筛粉：采用振动筛，筛分出53-150μm粒径粉末；(6)合批：将若干炉筛分后的粉末进行合批混粉；(7)真空包装：由于粉末在大气环境下，易受潮、氧化，需要对合批后的粉末及时真空包装，根据真空袋，每袋1-50kg，以便后续发货。所得铁基合金粉末质量百分比如下：c0.12％、si0.92％、mn0.46％、cr15.82％、ni4.41％、mo1.33％、b0.41％、fe76.46％，余量为不可避免的杂质。具体实施例3：一种非真空气雾化耐磨蚀铁基合金粉末的制备方法如下：(1)配料：将所需各种制粉原材料，如锰铁、硅铁、铬铁、镍板等，严格按照配方要求称重备用；(2)熔炼：采用非真空气雾化制粉系统进行制粉，首先将不易烧损的原材料(如铬铁、镍板、纯铁块等)放入熔炼坩埚，设备通电加热将其熔化成钢液化清(1300-1400℃)，将钢液表面杂质进行清理，浇注前5分钟，加入易烧损原材料(主要为脱氧类原材料，如硅铁、锰铁、硼铁等)继续加热(1500-1600℃)直至全部熔化；(3)浇注雾化：将钢液从熔炼坩埚浇注到保温坩埚，流经雾化器及喷嘴，通过高压氮气(压力2-5mpa)将钢液雾化成粉末；(4)冷却收粉：雾化完成后，待收粉器内粉末冷却后进行收粉处理；(5)筛粉：采用振动筛，筛分出53-150μm粒径粉末；(6)合批：将若干炉筛分后的粉末进行合批混粉；(7)真空包装：由于粉末在大气环境下，易受潮、氧化，需要对合批后的粉末及时真空包装，根据真空袋，每袋1-50kg，以便后续发货。所得铁基合金粉末质量百分比如下：c0.12％、si1.03％、mn0.48％、cr16.67％、ni4.15％、mo2.57％、b0.31％、fe74.6％，余量为不可避免的杂质。具体实施例4：一种非真空气雾化耐磨蚀铁基合金粉末的制备方法如下：(1)配料：将所需各种制粉原材料，如锰铁、硅铁、铬铁、镍板等，严格按照配方要求称重备用；(2)熔炼：采用非真空气雾化制粉系统进行制粉，首先将不易烧损的原材料(如铬铁、镍板、纯铁块等)放入熔炼坩埚，设备通电加热将其熔化成钢液化清(1300-1400℃)，将钢液表面杂质进行清理，浇注前5分钟，加入易烧损原材料(主要为脱氧类原材料，如硅铁、锰铁、硼铁等)继续加热(1500-1600℃)直至全部熔化；(3)浇注雾化：将钢液从熔炼坩埚浇注到保温坩埚，流经雾化器及喷嘴，通过高压氮气(压力2-5mpa)将钢液雾化成粉末；(4)冷却收粉：雾化完成后，待收粉器内粉末冷却后进行收粉处理；(5)筛粉：采用振动筛，筛分出53-150μm粒径粉末；(6)合批：将若干炉筛分后的粉末进行合批混粉；(7)真空包装：由于粉末在大气环境下，易受潮、氧化，需要对合批后的粉末及时真空包装，根据真空袋，每袋1-50kg，以便后续发货。所得铁基合金粉末质量百分比如下：c0.09％、si1.31％、mn0.36％、cr16.98％、ni3.85％、mo2.85％、b0.52％、fe74.97％，余量为不可避免的杂质。具体实施例5：一种非真空气雾化耐磨蚀铁基合金粉末的制备方法如下：(1)配料：将所需各种制粉原材料，如锰铁、硅铁、铬铁、镍板等，严格按照配方要求称重备用；(2)熔炼：采用非真空气雾化制粉系统进行制粉，首先将不易烧损的原材料(如铬铁、镍板、纯铁块等)放入熔炼坩埚，设备通电加热将其熔化成钢液化清(1300-1400℃)，将钢液表面杂质进行清理，浇注前5分钟，加入易烧损原材料(主要为脱氧类原材料，如硅铁、锰铁、硼铁等)继续加热(1500-1600℃)直至全部熔化；(3)浇注雾化：将钢液从熔炼坩埚浇注到保温坩埚，流经雾化器及喷嘴，通过高压氮气(压力2-5mpa)将钢液雾化成粉末；(4)冷却收粉：雾化完成后，待收粉器内粉末冷却后进行收粉处理；(5)筛粉：采用振动筛，筛分出53-150μm粒径粉末；(6)合批：将若干炉筛分后的粉末进行合批混粉；(7)真空包装：由于粉末在大气环境下，易受潮、氧化，需要对合批后的粉末及时真空包装，根据真空袋，每袋1-50kg，以便后续发货。所得铁基合金粉末质量百分比如下：c0.08％、si0.87％、mn0.86％、cr16.28％、ni3.90％、mo1.82％、b0.46％、fe75.66％，余量为不可避免的杂质。具体实施例6：一种非真空气雾化耐磨蚀铁基合金粉末的制备方法如下：(1)配料：将所需各种制粉原材料，如锰铁、硅铁、铬铁、镍板等，严格按照配方要求称重备用；(2)熔炼：采用非真空气雾化制粉系统进行制粉，首先将不易烧损的原材料(如铬铁、镍板、纯铁块等)放入熔炼坩埚，设备通电加热将其熔化成钢液化清(1300-1400℃)，将钢液表面杂质进行清理，浇注前5分钟，加入易烧损原材料(主要为脱氧类原材料，如硅铁、锰铁、硼铁等)继续加热(1500-1600℃)直至全部熔化；(3)浇注雾化：将钢液从熔炼坩埚浇注到保温坩埚，流经雾化器及喷嘴，通过高压氮气(压力2-5mpa)将钢液雾化成粉末；(4)冷却收粉：雾化完成后，待收粉器内粉末冷却后进行收粉处理；(5)筛粉：采用振动筛，筛分出53-150μm粒径粉末；(6)合批：将若干炉筛分后的粉末进行合批混粉；(7)真空包装：由于粉末在大气环境下，易受潮、氧化，需要对合批后的粉末及时真空包装，根据真空袋，每袋1-50kg，以便后续发货。所得铁基合金粉末质量百分比如下：c0.07％、si1.08％、mn0.42％、cr17.06％、ni4.25％、mo2.31％、b0.26％、fe74.48％，余量为不可避免的杂质。以上具体实施例1-具体实施例6的成分汇总如表1所示：表1具体实施例成分汇总具体实施例:7对具体实施例1-具体实施例6进行相关试验:试验条件:选用直径φ100mm，壁厚δ25mm的27simn管材，表面车削加工后，分别采用实施例1-6生产的合金粉末，采用4kw激光熔覆加工系统对工件表面进行激光熔覆，采用工艺参数：1400w功率，熔覆3层，厚度2.5-3mm。熔覆完成，对熔覆层表面进行车削、磨削处理。(1)粉末流动性试验：对具体实施例1-具体实施例6生产的合金粉末，分别采用霍尔流速计对其进行测定；(2)粉末松装密度试验：对具体实施例1-具体实施例6生产的合金粉末，分别采用松装密度测试仪对其进行测定；(3)熔覆工件表面硬度试验：对具体实施例1-具体实施例6生产的合金粉末熔覆加工后的工件表面，采用便携式里氏硬度计进行测定；(4)熔覆工件表面铜加速乙酸盐雾试验：采用盐雾试验箱，根据gb/t10125-2012(人造气氛腐蚀试验盐雾试验)要求，配比铜加速乙酸盐雾试验(cass)溶液，试验箱温度：50±1℃，饱和筒温度：63±1℃；将实施例1-6生产合金粉末熔覆加工后的工件放到以上盐雾试验箱中96h，然后观察分析其表面腐蚀情况。以上试验结果如表2所示：表2：具体实施例1-具体实施例6相关试验结果实施例流动性松装密度熔覆层硬度耐腐蚀程度实施例117.2s/50g4.25g/cm351.3hrc无点蚀实施例217.1s/50g4.28g/cm350.6hrc无点蚀实施例316.8s/50g4.30g/cm349.2hrc1个点蚀、无扩展实施例416.8s/50g4.32g/cm349.5hrc2个点蚀、无扩展实施例517.0s/50g4.26g/cm350.2hrc无点蚀实施例616.9s/50g4.35g/cm350.5hrc无点蚀以上结果说明，具体实施例1-具体实施例6粉末在流动性、松装密度、硬度及耐腐蚀方面，完全满足使用要求。以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。当前第1页12