激光熔覆耐磨型鎳基合金粉末介紹

在工程領(lǐng)域，工程構(gòu)件經(jīng)常在表面發(fā)生磨料磨損、粘著磨損、疲勞磨損等磨損失效，現(xiàn)代化工業(yè)的要求越來越高，構(gòu)件亟需提高其耐磨損性能。激光熔覆是激光燒結(jié)與表面強(qiáng)化技術(shù)相結(jié)合在零部件表面制備保護(hù)層的技術(shù)，是一種比較理想的表面改性技術(shù)。它通過激光束將合金粉末與基體表面迅速加熱并熔化，光束移開后材料冷卻形成高性能熔覆層，最后起到表面強(qiáng)化的作用。

針對(duì)激光熔覆材料對(duì)耐磨性的要求，佛山市鋮豐材料在鎳基合金中添加高耐磨性元素及高硬度強(qiáng)化相陶瓷粉體，剛?cè)岵?jì)，調(diào)配出適用于激光熔覆的耐磨型鎳基合金粉末NiWC-02。產(chǎn)品具有高耐磨性，高韌性，耐高溫，易送粉，熔覆層無裂紋等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，適用性強(qiáng)。

產(chǎn)品信息

耐磨型鎳基合金粉末NiWC-02微觀形貌

以下將從摩擦系數(shù)，磨損形貌，磨損量，硬度等多個(gè)角度來展示本產(chǎn)品激光熔覆涂層的耐磨性。

1.摩擦系數(shù)

在H13基材上熔覆一層1mm厚的NiWC-02鎳基合金涂層，用砂紙打磨平整后用于摩擦系數(shù)測(cè)試，并選用Ni60鎳基自熔性粉末充當(dāng)對(duì)照組。其中摩擦載荷為8N,摩擦?xí)r間為15min。

NiWC-02熔覆層展示

摩擦系數(shù)隨時(shí)間變化圖

上圖為Ni60和NiWC-02的摩擦系數(shù)變化圖。可以看出，隨著時(shí)間的不斷增加，Ni60的摩擦系數(shù)不斷增大，波段范圍較寬，最高值可達(dá)0.75。而NiWC-02的摩擦系數(shù)隨時(shí)間變化先增大后減小，最后在0.5附近平穩(wěn)波動(dòng)。一般認(rèn)為，材料的摩擦系數(shù)與其耐磨性有線性關(guān)系，摩擦系數(shù)越低，系數(shù)波動(dòng)范圍越窄，可認(rèn)為其摩擦過程較為流暢，損耗較小?？梢哉f明NiWC-02在長(zhǎng)時(shí)間的工作狀態(tài)中保持平穩(wěn)消耗。

2.磨損形貌

對(duì)比經(jīng)過摩擦測(cè)試的樣品（Ni60，NiWC-02）表面形貌，結(jié)果如下：

不同材料熔覆涂層磨損形貌對(duì)比

對(duì)比上圖可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過了摩擦試驗(yàn)后，Ni60涂層出現(xiàn)了很多縱橫不一的磨痕，而且還有大量不規(guī)則的片狀物，材料表面出現(xiàn)崩裂、剝離，這也是導(dǎo)致摩擦系數(shù)不斷增大的原因。而NiWC-02的表面出現(xiàn)了很多橫向的輕微劃痕，但沒有明顯的脫落現(xiàn)象。表面的黑色圓點(diǎn)是鑄造碳化鎢顆粒，它們就像一顆顆鉚釘一樣固定住涂層材料，它的存在使磨損形式從粘著磨損變成輕微的磨粒磨損。當(dāng)Ni60涂層與磨球接觸并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩者的微觀表面相互接觸，在高載荷作用下，產(chǎn)生磨屑遷移的現(xiàn)象。即伴隨著接觸面的升溫，兩者間發(fā)生固相的粘著和焊合。Ni60材料便脫離涂層表面轉(zhuǎn)移到磨球的工作表面，磨球上的磨屑不斷積累，變成了Ni60與Ni60之間的摩擦，使得摩擦系數(shù)大大增加，磨損率也明顯上升。而NiWC-02涂層表面僅是輕微劃傷是因?yàn)椋?dāng)摩擦副與樣品直接接觸時(shí)，外界載荷將施加到涂層上。碳化鎢顆粒能夠傳遞和承受部分載荷，增強(qiáng)材料的抗沖擊性能。等于在鎳基合金與磨球之間形成了一層固體緩沖帶，盡可能避免基體與摩擦副直接接觸，防止涂層表面起裂、延展，減少粘著磨損的發(fā)生。同時(shí)自研鎳基合金也具有一定的沖擊韌性，避免了在遭受外界沖擊的時(shí)候發(fā)生脆性裂紋，同時(shí)也提高了對(duì)碳化鎢顆粒的把持力。NiWC-02熔覆涂層“軟硬搭配”的結(jié)構(gòu)獲得了更穩(wěn)定的摩擦系數(shù)波動(dòng)和更優(yōu)秀的耐磨性能。

3.磨損量

不同材料熔覆涂層磨損量對(duì)比

從上圖可以看出，Ni60的磨損量明顯大于NiWC-02，也更好的印證了兩者在摩擦系數(shù)和形貌的差別，NiWC-02具有更好的沖擊韌性，能夠在摩擦磨損測(cè)試中抵御反復(fù)的載荷沖擊，不容易發(fā)生開裂，NiWC-02在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的摩擦后磨損量更小，覺有較好的耐磨性能。

4.熔覆層硬度

對(duì)熔覆層進(jìn)行洛氏硬度測(cè)試，結(jié)果如下：

不同材料熔覆涂層硬度對(duì)比

一般來說，材料的硬度越高，耐磨性就越好。但是與Ni60相比，NiWC-02具有更高的材料韌性和碳化鎢把持力，所以能夠更好的減輕基體磨損，耐磨性更強(qiáng)。

產(chǎn)品特性

1. 高耐磨與抗沖擊韌性。自研鎳基合金具有很強(qiáng)的韌性、緩沖性和耐腐蝕能力，并且與碳化鎢之間具有更強(qiáng)的包覆親和力，軟硬結(jié)合的鉚釘結(jié)構(gòu)降低了使用過程的粘著磨損。

2. 不開裂。獨(dú)特的成分配比和加工工藝保證了材料的使用過程中能夠穩(wěn)定成型。在高碳化鎢濃度下亦不出現(xiàn)熔覆層或結(jié)合層開裂現(xiàn)象。

3. 硬度適中。熔覆層硬度處于53-56 HRC范圍，滿足多種工業(yè)場(chǎng)景的應(yīng)用需求，同時(shí)避免了過高硬度引起的熔覆層脆性剝落。

4. 與基體結(jié)合力強(qiáng)。鎳基配方具對(duì)鋼質(zhì)基體有極高的浸潤(rùn)性，在熔覆過程中形成深度冶金結(jié)合。從而熔覆層獲得與基體較高的結(jié)合力，樣塊測(cè)試抗拉強(qiáng)度高達(dá)1400MPa。

5. 耐高溫沖擊。鎳基配方材料具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能，能升任600℃以上高溫沖擊的工作環(huán)境。

6. 高性價(jià)比。粉末制造國(guó)產(chǎn)規(guī)模化，品質(zhì)可替代進(jìn)口金屬陶瓷產(chǎn)品，價(jià)格實(shí)惠，現(xiàn)貨充足。

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