一、硬質合金涂層的技術背景及工藝需求

硬質合金涂層技術是20世紀70年代隨著大功率激光器的發展而興起的一種新的表面改性技術，是指激光表面熔覆技術是在激光束作用下將合金粉末或陶瓷粉末與基體表面迅速加熱并熔化，光束移開后自激冷卻形成稀釋率極低，與基體材料呈冶金結合的表面涂層，從而顯著改善基體表面耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性等的一種表面強化方法。

激光熔覆技術目前已應用于各大領域。需求量很大，包括航天航空、軌道交通、冶金石化、工程機械等。在各類鉆具、截齒、軋輥、球閥、閥座和閥桿等各種易損件上，許多傳統表面處理技術處理后，硬質材料易剝落，使用壽命不長。現利用激光熔覆增材制造技術，可完全避免此類問題。激光熔覆技術目前已應用各類材質。用激光熔覆強化鋁合金表面，提高硬度和耐磨性，打開了鋁合金作為摩擦副運動零部件的應用。激光熔覆技術替代鍍硬鉻工藝，解決了后者涂層與基體的結合強度弱、易脫落、環保等問題。

常用硬質合金涂層材料：鐵基硬質合金，鈷基耐磨合金，鎳基高溫合金，鎳基高溫合金加WC陶瓷顆粒材料作為加強項，鈷基合金加WC陶瓷顆粒材料作為加強項。

二、激光熔覆硬質合金的優勢

1、熔覆層晶粒細小、結構致密，能夠獲得較高的硬度和耐磨、抗腐蝕等性能。

2、熔覆時可對基體產生較小的熱影響區，工件變形較小。

3、熔覆層與基體材料之間可實現冶金結合，且熔覆材料稀釋率較低。

4、可熔覆多層，硬度和耐磨性成倍提高。

5、可以做到選擇性局部細微修復，有效降低修復成本。

6、粉末材料體系適應性比較高，大多數的常規及特種金屬粉末材料都可熔覆到金屬零件表面。

三、硬質合金涂層材料性能測試結果

1.鐵基硬質合金修復

截齒樣件修復圖

熔覆后的金相、硬度結果如下：

硬度曲線結果

500X熔覆層組金相組織

2.鈷基耐磨合金修復

閥桿熔覆過程照片

球閥密封環修復

密封環熔覆后PT探傷無缺陷

針對閥類密封件常用鈷基耐磨合金或鈷基材料添入陶瓷顆粒材料進行激光熔覆。根據性能要求不同選擇不同的材料配比達良好的綜合性能。

閥桿金相

閥桿熔覆后硬度檢測

3.鋁合金材料加高比例陶瓷顆粒材料修復

鋁合金摩擦副輪修復強化

PT無損探傷照片無裂紋

鋁合金表面采用激光熔覆增材制造可控性好，可熔覆多層，硬度和耐磨性成倍提高。

采用鋁合金為基體混入高比例（體積比＞60%）的陶瓷顆粒，金相照片如下：

4.材料工藝研發及性能測試

軋輥樣件熔覆前

軋輥樣件熔覆中

軋輥樣件熔覆后PT探傷

單道熔敷層金相圖如下所示：

熔敷層100X  熔敷層500X

多道搭接金相圖如下所示：

熔敷層50X   熔敷層100X

 

熔敷層200X　熔敷層500X

硬度分析：
對熔敷層進行洛氏硬度及維氏顯微硬度檢測,數據如下：

	1	2	3	4	5
硬度值HRC	58	57	58	56.5	57

由硬度值可以看出，硬度分布比較均勻，不存在較大的硬度拐點，晶粒分布均勻。

4）其他案例零件圖片

扶正器套筒修復

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