一种Fe90/WC合金粉末及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种Fe90/WC合金粉末及其制备方法，属于铁基合金粉末技术领域，该粉末由Fe90粉末和WC粉末配比而得，WC粉末在合金粉末中所占质量百分比为3％～20％，余量为Fe90粉末，Fe90粉末按照所占质量百分比包括1.1％的Si、1.6％的B、13.6％Cr、0.815％的C，余量为Fe，制备时，按照Fe90粉末和WC粉末的各自比例进行称量，将称量后的两种粉末进行混合并搅拌，搅拌后置于100?110℃环境中1小时进行烘干，烘干后的粉末即为Fe90/WC合金粉末。该合金粉末不仅成本较低，而且相比于现有的铁基合金粉末，耐磨性得到了显著提高，使用该粉末作为磨损面的设备，耐磨性好，摩擦损耗小，使用寿命较长。
【专利说明】
一种Fe90/WC合金粉末及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于铁基合金粉末技术领域，具体涉及一种Fe90/WC合金粉末及其制备方法。
【背景技术】
[0002]我国早期的堆焊合金材料是在国外钴基、镍基合金的研究基础上发展而来的，由于我国钴、镍资源的匮乏且价格昂贵，钴基、镍基合金的研究和使用受到了限制，铁基以及复合粉末应运而生，常见的铁基合金有Fe-Cr-C体系，Fe-Cr-B-S1-C体系，Fe-N1-Cr-Mo-S1-C体系等。
[0003]总体来讲，虽然铁基合金的耐磨性和高温性能不及钴基、镍基合金，但由于成本低廉，因此受到了广大科研人员的重视，如何通过元素改性来提高铁基合金的性能是当前一大研究热点。
[0004]目前，人们对通过添加不同的元素来改变铁基合金性能的研究较多，如添加Nb元素、WC颗粒等，其中，关于WC颗粒对铁基合金粉末性能影响的研究相对较少，而材料的力学性能与材料的配比有着密切的关系，因此，WC颗粒的含量对铁基合金粉末的相关性能是值得去研究的一个方向。
【发明内容】
[0005]本发明克服了现有技术存在的缺点，提供了一种Fe90/WC合金粉末，该粉末既具有铁基合金粉末相对于钴基、镍基合金成本低廉的优点，还具备与钴基、镍基合金同等级甚至更优的耐磨性。
[0006]本发明的具体技术方案是:
[0007]一种Fe90/WC合金粉末，该合金粉末包括Fe90粉末和WC粉末，关键点是，所述的WC粉末在合金粉末中所占质量百分比为3%?20%。
[0008]所述的WC粉末在合金粉末中所占质量百分比为1%。
[0009]所述的WC粉末在合金粉末中所占质量百分比为8%。
[0010]所述的WC粉末在合金粉末中所占质量百分比为13%。
[0011 ]所述的Fe90粉末的组成成分按照所占质量百分比包括0.9%?1.3%的S1、1.4%?1.8% 的B、13.2%?14%Cr、0.7%?0.9% 的C，余量为Fe。
[0012]所述的Fe90粉末的组成成分按照所占质量百分比包括1.1%的S1、1.6%的B、13.6%Cr、0.815% 的 C，余量为 Fe。
[0013]所述的Fe90粉末的粒径为90?ΙΙΟμπι。
[0014]所述的WC粉末的粒径为5?ΙΟμπι。
[0015]如上所述的Fe90/WC合金粉末的制备方法，关键点是，所述的制备方法包括以下步骤:
[0016]A、搅拌
[0017]将Fe90粉末和WC粉末按照其在合金粉末中的质量百分比进行称量，WC粉末所占质量百分比为3%?20%，余量为Fe90粉末，然后将两者进行混合并搅拌3?7小时；
[0018]B、烘干
[0019]将混合粉末置于100-110 °C环境中0.8?I.5小时。
[0020]本发明的有益效果是:本发明中的Fe90/WC合金粉末通过Fe90粉末和WC粉末的配比关系来改变铁基合金的力学性能，该Fe90/WC合金粉末的耐磨性能接近甚至超过钴基、镍基合金的耐磨强度，能够应用于钴基、镍基合金所应用的磨损场合，并且该合金粉末还具备铁基合金成本低廉的固有特点，相比于钴基、镍基合金的昂贵成本，本发明中的Fe90/WC合金粉末更能够得到认可。
【具体实施方式】
[0021]本发明涉及一种Fe90/WC合金粉末及其制备方法，该合金粉末包括Fe90粉末和WC粉末，所述的WC粉末在合金粉末中所占质量百分比为3 %?20%，余量为Fe90粉末，所述的Fe90粉末的组成成分按照所占质量百分比包括0.9%?1.3%的S1、1.4%?1.8%的B、13.2%?14%0、0.7%?0.9%的(:，余量为?6，将上述成分的？690粉末和￥(:粉末进行混合配比从而制备Fe90/WC合金粉末。
[0022]实施例1，所述的Fe90粉末的组成成分按照所占质量百分比包括1.1%的31、1.6%的B、13.6%Cr、0.815%的C，余量为Fe，Fe90粉末的粒径为10ym，WC粉末的粒径为8μπι，以上组成成分的Fe90/WC合金粉末的制备方法包括以下步骤:
[0023]A、搅拌
[0024]将Fe90粉末和WC粉末按照其在合金粉末中的质量百分比进行称量，WC粉末所占质量百分比为10%，余量为Fe90粉末，然后将两者先通过人工搅拌混合，再利用混料机将混合粉末进行搅拌4小时；
[0025]B、烘干
[0026]将混合粉末置于105°C的恒温箱中I小时，烘干结束后得到Fe90/WC合金粉末。
[0027]对Fe90/WC合金粉末进行耐磨性能测试，利用等离子喷焊技术将Fe90/WC合金粉末喷涂在磨损面上，在45号钢棒圆柱表面喷涂4mm厚的Fe90/WC合金粉末喷焊层，喷焊层表面粗糙度Ra = 12.5，对圆柱体喷焊层进行加载旋转磨损，摩擦磨损时，转速为220r/min，施加载荷为40kg，喷焊层表面较其他配比下的喷焊层表层的耐磨性好，在以上摩擦磨损工况下，以镍基合金(Ni60)作为喷焊层的平均磨损量为55.4mg;当铁基合金粉末作为喷焊层时，如果不添加WC颗粒，喷焊层的平均磨损量为70.6mg，当铁基合金粉末中WC颗粒含量为3 %时，喷焊层的平均磨损量为60.3mg，当铁基合金粉末中WC颗粒含量为5%时，喷焊层的平均磨损量为49mg，当铁基合金粉末中WC颗粒含量为8%时，喷焊层的平均磨损量为40mg，当铁基合金粉末中WC颗粒含量为10%时，喷焊层的平均磨损量为24.3mg，当铁基合金粉末中WC颗粒含量为13%时，喷焊层的平均磨损量为38mg，由以上可知，当WC颗粒在合金粉末中所占质量百分比为1 %时，Fe90/WC合金粉末的耐磨性最好。
[0028]实施例2，作为Fe90/WC合金粉末的另一种配比比例，WC颗粒在合金粉末中所占质量百分比为8%，将Fe90粉末和WC粉末按照比例称量好后，依次进行混合、搅拌和烘干，最终得到的Fe90/WC合金粉末耐磨性较好，且优于钴基、镍基合金的耐磨强度。
[0029]实施例3，作为Fe90/WC合金粉末的另一种配比比例，WC颗粒在合金粉末中所占质量百分比为13%，将Fe90粉末和WC粉末按照比例称量好后，依次进行混合、搅拌和烘干，最终的得到的Fe90/WC合金粉末耐磨性较好，且优于钴基、镍基合金的耐磨强度。
[0030]铁基合金粉末中的不同粉末通常选用粒径相近的合金粉末进行混合，但是由于Fe90合金粉末松装密度与WC颗粒松装密度相差较大，如果选择相近粒径，会影响粉末混合的均匀性，粉末混合不均会影响喷焊层的微观组织从而影响喷焊层的力学性能，因此，本发明中选用粒径为90?I ΙΟμπι的商用Fe90合金粉末，选用粒径为5?1ym的WC颗粒，虽然Fe90合金粉末与WC颗粒粒径相差较大，但是在混合的过程中WC颗粒可以更好的吸附在Fe90合金粉末上，形成良好的包裹，从而提高了混合的均匀性，WC颗粒粒径如果太小会导致合金粉末整体流动性变差，WC颗粒粒径太大，吸附效果差，粉末混合均匀性差，考虑到合金粉末的整体流动性，WC颗粒粒径确定以后，WC颗粒的含量必然会影响到合金粉末的整体流动性，所以WC颗粒的含量控制在20%以内。
[0031 ]本发明将现有的铁基合金粉末中WC颗粒所占比例进彳丁调整，大大提尚了铁基合金粉末的力学性能，尤其是耐磨强度，使得该铁基合金粉末能够在耐磨性能上达到甚至优于钴基、镍基合金，而其成本又相对较为低廉，因此能够实际应用于相关领域，成本投入低，耐磨效果好，适用于钴、镍金属产量较低的国情，钴、镍金属在高精尖科技中应用较多，尤其是国防科技中使用较为广泛，因此，使用本发明中的合金粉末，能够为高精尖科技储备更多的钴、镍金属，有利于国家的科技发展和国防稳固。
【主权项】
1.一种Fe90/WC合金粉末，该合金粉末包括Fe90粉末和WC粉末，其特征在于:所述的WC粉末在合金粉末中所占质量百分比为3%?20%。2.根据权利要求1所述的一种Fe90/WC合金粉末，其特征在于:所述的WC粉末在合金粉末中所占质量百分比为10%。3.根据权利要求1所述的一种Fe90/WC合金粉末，其特征在于:所述的WC粉末在合金粉末中所占质量百分比为8%。4.根据权利要求1所述的一种Fe90/WC合金粉末，其特征在于:所述的WC粉末在合金粉末中所占质量百分比为13%。5.根据权利要求1所述的一种Fe90/WC合金粉末，其特征在于:所述的Fe90粉末的组成成分按照所占质量百分比包括0.9%?1.3%的S1、1.4%?1.8%的B、13.2%?14%Cr、0.7%?0.9%的C，余量为Fe。6.根据权利要求1所述的一种Fe90/WC合金粉末，其特征在于:所述的Fe90粉末的组成成分按照所占质量百分比包括1.1 %的S1、1.6 %的B、13.6 % Cr、0.815 %的C，余量为Fe。7.根据权利要求1所述的一种Fe90/WC合金粉末，其特征在于:所述的Fe90粉末的粒径为90?IlOym08.根据权利要求1所述的一种Fe90/WC合金粉末，其特征在于:所述的WC粉末的粒径为5?1um09.如权利要求1所述的Fe90/WC合金粉末的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤: A、搅拌 将Fe90粉末和WC粉末按照其在合金粉末中的质量百分比进行称量，WC粉末所占质量百分比为3%?20%，余量为Fe90粉末，然后将两者进行混合并搅拌3?7小时； B、烘干 将混合粉末置于100-110 °C环境中0.8?1.5小时。
【文档编号】B22F1/00GK105880582SQ201610224729
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月12日
【发明人】朱浩, 王彦红, 赵熠朋, 周士朝
【申请人】石家庄铁道大学