技術領域

本發明涉及一種合金粉末，特別是指一種專用于鉆頭表面激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末。

背景技術

激光具有高亮度、高方向性、高單色性、高相干性的特點，現在正被越來越多的領域所使用，激光熔覆就是表面處理技術中的一種。概括的說，激光熔覆的原理就是利用高能激光束照射金屬材料表面，基材表面被迅速融化，液態的金屬形成一個小規模的熔池，同時填注新的粉末材料，在這個熔池中，原本的金屬材料與被添加的粉末相互混合，形成一層新的液態金屬層。待激光光束經過以后，液態金屬層迅速冷卻由此在金屬表面形成一層固態的熔覆層。然鉆頭工作環境惡劣，普通的鉆頭硬度低、易磨損，抗沖擊性能差。然目前專用于鉆頭激光熔覆的金屬粉末在實際使用時，傳熱與熔融不均勻，新的金屬粉末與基材之間的融合度差，造成裂紋、縮松、縮孔、氣孔等一系列不良后果，并且提高鉆頭機械性能的效果并不理想。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種專用于鉆頭表面激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末，該鈷基金屬陶瓷合金粉末專用于鉆頭的激光熔覆，提高鉆頭表面金屬組織致密性，減少熔覆層的氣孔、裂紋和縮孔缺陷，從而提高鉆頭的耐磨性，強度、硬度，抗沖擊性和耐熱性。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種專用于鉆頭表面激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末，按重量百分比計，包含10-15%碳化鎢，0.1-0.3%碳，5-7%氟化鈣，2-4%氮化硅，3-5%硼，15-18%鉻，1-3%硅，7-9%鐵，18-22%鉬，余量為鈷。

其中，專用于鉆頭表面激光熔覆的鈷基金屬陶瓷合金粉末優選配比包含13%碳化鎢，0.2%碳，6%氟化鈣，3%氮化硅，4%硼，16%鉻，2%硅，8%鐵，20%鉬，余量為鈷。

本發明中的鈷基金屬陶瓷合金粉末中各成分的作用如下：

鈷（Co）：作為金屬陶瓷基材，熔覆時徹底熔融，與熔融狀態的鉆頭表面基材一同形成激光熔池，以供其他元素或化合物在熔池中均勻分布后凝固成熔覆層，以增加熔覆層硬度。

碳化鎢（WC）顆粒：在激光熔覆過程中不熔化，在對鉆頭激光熔覆時鈷基金屬陶瓷合金粉末從激光頭的噴粉孔均勻噴出，WC均勻分布在熔池中，作為強化微粒存在于熔覆層中，極大地增強了熔覆層的硬度。

碳（C）：屬于非金屬元素，碳含量越高，硬度就越高，耐磨性能就越好，屈服點和抗拉強度升高，但是其韌性、塑性、沖擊性和抗腐蝕性能會隨著碳含量的增加而降低，因此該金屬陶瓷合金粉末中C含量的選擇確保鉆頭滿足耐磨性的同時，盡可能的兼顧韌性和抗腐蝕性。

氟化鈣(CaF2)：作為添加材料，用于減少熔覆層凝固時的內應力，防止凝固后出現熱裂紋、縮孔、縮松等缺陷，提高金屬內部組織的致密性。

氮化硅(SiN4)：作為除碳化鎢WC之外的第二種陶瓷顆粒存在，在熔覆過程中不熔化，但對激光的熱吸收率大，可加速分散熱量，并作為低硬度金屬元素與超高硬度陶瓷顆粒的緩和，增強抗蠕變性，抗氧化性，提高耐腐蝕性。

硼（B）：具有晶界強化作用，可以提高熔覆層的硬度，強度，能提高鋼的淬透性，促使鋼的正火態組織由珠光體向貝氏體轉變。

鉻（Cr）：具有較強的固溶強化能力，提高熔覆層的強度，可增大鋼的淬火度和淬火后的變形能力，提高的淬透性，并且使熔覆層具有優良的抗腐蝕性、耐磨性、硬度、彈性、抗磁力、抗強力和耐熱性。

硅（Si）：在自熔性粉末中起自造渣及保護作用，可以與進入熔池的氧元素優先形成硅酸鹽，覆蓋于熔池表面，防止液態金屬過渡氧化，提高液態金屬的潤濕能力，對鐵素體有較大的固熔強化作用，硅能細化珠光體組織，但是過高的Si對鋼的焊接性不利。

鐵（Fe）：與鉆頭基體的材料相同，增加液態金屬與基體的親和性，提高熔覆層冶金結合的強度，使該金屬陶瓷合金粉末在與鉆頭表面充分均勻融合。

鉬（Mo）：作為一種稀土元素添加劑，促進晶粒細化，提高熔覆層的組織均勻性，從而改善熔覆層的磨損性能。

采用了上述技術方案后，本發明的效果是：該鈷基金屬陶瓷合金粉末專門用于鉆頭表面的激光熔覆，可與鉆頭基材充分融合，各成分均勻分布于熔覆層中，針對鉆頭的工作環境惡劣的情況，采用超高硬度陶瓷顆粒以提高鉆頭表面的強度和硬度，另外再選擇一些微量元素以提高鉆頭耐磨性、抗沖擊性和耐熱性，從而使鉆頭可適應各種惡劣的工作環境，延長使用壽命。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。

實施例1