自熔性合金粉末
激光熔覆Co基自熔性粉末讲解
金相组织
图ห้องสมุดไป่ตู้ Co基合金金相组织
裂纹检测
图2 未掺杂的高硬度Co基熔覆层
图3 掺杂Y2O3的高硬度Co基熔覆层
小 结
1、Co基自熔性粉末良好的高温性能和耐蚀、耐磨性能，应
用于石化、电力、冶金等工业领域的耐磨耐蚀耐高温等场合；
2、粉末含有Ni、C、Cr 、W和 Fe 等元素，富铬碳化
物是提高硬度的主要因素；
成分：
Co 基合金所用的合金元素主要是Ni、C、Cr 、W和 Fe 等，B和
Si形成自熔合金 合金元素作用：
1、Ni 元素可以降低 Co 基合金熔覆层的热膨胀系数，减小合金的
熔化温度区间，有效防止熔覆层产生裂纹，提高熔覆合金对基体的润 湿性。
2、Co与Cr生成稳定的固溶体, 在此基础上弥散分布着各种碳化物
和硼化物（硬度在2000HV以上）, 导致合金具有更高的耐磨损、耐腐 蚀和抗氧化的能力
Co基（司太立）合金
表1 合金牌号对应的化学成分
Co基 Stellite 3 Stellite 4 Stellite 6 Stellite 7 Stellite 12 Stellite 20 Stellite 21 Stellite 31 硬 度 55 47 41 33 49 57 33 33 C 2.4 1.0 1.0 0.4 1.8 2.5 0.2 0.5 化学成分（wt.%） Cr Mo Fe W Ni 30 33 28 26 29 33 27 26 6 7 1 13 14 5 6 8 18 2 10 Co 余 量 余 量 余 量 余 量 余 量 余 量 余 量 余 量 典型用途 泵的轴套、旋转密封环、耐磨衬 垫、轴承套、阀芯球 热冲压模、热挤压模、电池模、 锯齿 蒸汽和化工阀座 蒸汽涡轮机叶片、挤压模 热冲压模、热挤压模等 泵的轴套、旋转密封环、耐磨衬 垫、轴承套 蒸汽涡轮机叶片、挤压模 蒸汽涡轮机叶片、挤压模
镍基合金粉末
镍基合金粉末1.JN-NiCrBSi镍基自溶性合金粉末关键词：镍基自熔性粉末、热喷涂合金粉末特点：JN-NiCrBSi是硬度高的一种合金粉末，粉末的自溶性、润湿性和喷焊性能好，喷焊沉积层耐蚀、耐磨、耐滑动磨损性用途：主要适合于汽车活塞环，气门、密封环、柱塞和轴等表面强化。
JN-NiCrBSi合金粉末化学成份wt%2.Ni15镍基自溶性合金粉末关键词：镍基自熔性粉末耐磨喷涂粉末镍基合金粉末特点：JN.Ni15是硬度较低的镍、硼、硅、铜合金粉末、自溶性、润湿性较好、易加工、耐蚀。
用途：适用于铸造件，模具等缺陷修复。
粉末熔融温度：1050～1150°C喷焊沉积层硬度：HB150～180粉末粒度范围：－150目（一步法）JN.Ni15合金粉末化学成份wt%3.Ni17镍基自溶性合金粉末关键词：镍基自溶性合金粉末耐磨喷涂粉末特点：JN.Ni17是较低硬度的合金粉末，粉末的自溶性和喷焊性能都好，喷焊沉积层耐蚀，易加工成形。
用途：适用于修复玻璃模具、铸铁、机床、轴等。
粉末熔融温度：1050～1150°C喷焊沉积层硬度：HB170～210粉末粒度范围：－150目（一步法）JN.Ni17合金粉末化学成份wt%4.Ni20镍基自溶性合金粉末关键词：镍基自溶性合金粉末耐磨喷涂粉末镍基合金粉末特点：JN.Ni20是较低硬度的合金粉末，粉末的自溶性、润湿性和喷焊性能好、喷焊沉积层耐蚀、耐高温氧化性能好、易加工成形。
用途：适用于修复玻璃模具、铸铁、机床、轴类等表面强化及修复。
粉末熔融温度：1040～1100°C喷焊沉积层硬度：HRC17～23Ni20合金粉末化学成份wt%5. Ni25镍基自溶性合金粉末关键词：镍基合金粉末、耐磨喷涂粉、自溶性镍基合金粉末特点：JN.Ni25是硬度低的合金粉末，粉末的自溶性、润湿性和喷焊性能好、喷焊沉积层耐蚀、耐急冷、耐热性能好、易加工等特点。
用途：适用于修复玻璃、塑料、橡胶等模具的表面强化及修复。
自熔合金
简介
简介
自熔合金是指以镍、钴、铁为基与铬、硼、硅组成的能自动造渣保护合金不被氧化，有高的润湿能力，熔点 在900℃~ 1200℃间，硬度很高的合金粉末 。
分类
分类
自熔合金按照主基料的不同可分为：钴基自熔合金、镍基自熔合金和铁基自熔合金三种。
成分
成分
镍基自熔合金用途最广，广泛用于热喷涂(焊)，作工件的耐磨防护和易磨损件的修复。NiCrBSi的热喷涂 (焊)硬度HRC55~60，熔点约1000摄氏度，热膨胀系数接近于不锈钢，热涂在工件表面的喷涂层经过火焰重烧熔化， 可形成与母材的冶金结合层 。
特性
特性
通过喷涂(指未用火焰重熔)与母材结合力约50MPa，而喷焊(指火焰重熔)为200~ 300MPa。喷涂(焊)层厚度 约1mm，过厚容易脱落。因此，自熔合金与热喷涂(焊)技术紧密相连。自熔合金也多数依靠热喷涂(焊)技术与母 材(工件)熔焊成一个整体，真正体现出合金的特性。
应用
应用
自熔合金中的铬生成碳化铬、硼化铬硬质点溶解在镍基体中，硼和硅可降低合金熔点和起造渣作用。冶炼后 用水(或气)雾化制成粉末，称为自熔合金粉。除作热喷涂使用外，当它与硬质化合物高温烧结时，由于其润湿性 好和熔点低，可降低烧结温度制造新型抗磨材料，如TiC/NiCrBSi合金等 。
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自熔合金
以镍、钴、铁为基与铬、硼、硅组成的能自动造渣保护合金不被氧 化硬度很高的合金粉末
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
01 简介
03 成分 05 应用
目录
02 分类 04 特性
基本信息
自熔合金是指以镍、钴、铁为基与铬、硼、硅组成的能自动造渣保护合金不被氧化，有高的润湿能力，熔点 在900℃~ 1200℃间，硬度很高的合金粉末。
氧乙炔焰喷焊(镍基)合金粉末通用工艺规程
氧乙炔焰喷焊（镍基）合金粉末通用工艺规程编号：版本：编制：审核：批准：四川精控阀门制造有限公司1、目的合金粉末喷焊技术是金属表面强化的新技术之一，氧乙炔焰喷焊是利用氧乙炔焰所产生的热能，通过特制喷枪将合金粉末加热到熔融状态，高速地喷敷到经清洁粗糙化的工件表面上，使其形成一致密的金属合金焊层，达到表面强化之目的。
为了正确指导喷焊技术的实施，有效地控制喷焊质量，本工艺规程规定了氧乙炔焰喷焊（镍基粉末）工艺的粉末选择，基材要求，操作规范以及缺陷预防措施等。
2、适用范围本工艺规程适用于采油（气）井口装置中闸板、阀座的镍基喷焊，其它零件的喷焊可参照进行。
3、喷焊操作人员要求旋焊人员应有相应的焊接技术水平合格证书，并应遵守焊接工艺规程中确定的各种焊接参数，达到焊接工艺规程的要求。
4、合金粉末喷焊用合金粉末一般称为“自熔性合金粉末”。
4.1、镍基粉末选用原则：根据零件技术要求的硬度值来选择粉末。
4.2、粉末化学成份4.3、粉末的主要性能4.4、喷焊层性能A-优B－良5、粉末质量检查为保证喷焊质量，每批粉末在批量喷焊前应作好《质量跟踪表》的填写；并应作试件喷焊检查，试件合格后方可批量喷焊，试件按下表进行：6、喷焊工具及设备6.1、喷枪喷枪选用一般应根据工件喷涂面积大小、几何形状和合金粉末熔点以及喷焊工艺与方法选择。
一般采用中压射吸式喷枪。
根据井口装置中喷焊零件，喷焊阀座时，采用型号SPH-2/h；喷焊闸板时，选用型号为SPH-4/h。
6.2、设备及其它装置喷焊需要设备及装置有：氧气瓶、乙炔瓶以及减压器、流量计、过滤器、安全装置、可转单台、电动砂轮、粉末恒温干燥箱、箱形电阻炉以及无油污的钢丝刷、毛刷、刀等工具。
7、工作环境喷焊应在清洁明亮的场地进行。
施焊时空气干燥，温度不大。
8、火焰要求喷焊时在工件预热喷敷合金粉末过程中均须采用中性焰或微碳化焰，禁止使用氧化焰和碳化焰，同时应控制好火焰强度。
9、基体要求喷焊的阀座、闸板均应为锻件，基体锻后经调质处理，调质硬度如下：10、操作规程喷焊工艺流程一般为：焊前准备→工件表面预热处理→工件预热→喷敷底粉→重熔底粉工件加热升温→喷敷合金粉末→重熔→工件冷却→机加工10.1、焊前准备10.1.1、了解零件基本材料，以确定喷焊工艺参数。
锅炉防磨喷涂原理
亚音速喷涂性能指标
名 称 涂层粒子速度 结合强度 硬度 工件变形 孔隙率 性能指标 250 m / s 63 MPa 与涂层材料有关 不变形 ＜ 1.0 %
注：应用于汽轮机缸体、泵类、加热器内壁抗 气蚀防腐及承压部件防磨。
⑸ 冷喷涂
冷喷涂是由超硬复合材料，超细抗磨 粒子以及多种助剂合成，属反应型双 组份无机盐涂料，涂层在高温下形成 耐磨性极高的陶瓷结构。 主要应用于锅炉尾部受热面（省煤器） 的管壁防磨等。
喷涂工艺要求
冷喷涂： ①施工工艺流程: 表面清灰→化学清洗→ 机械除锈→喷涂防磨层 ②表面清灰:用扫把、压缩空气、自来水、 抹布等工具清理施工部位的浮灰及杂 物。 ③用专用化学清洗剂清洗表面。
喷涂工艺要求
④机械除锈除垢（喷石英砂除锈）。 ⑤用专用喷枪进行喷涂（GN、GM系列涂 料+耐高温胶液）。 ⑥进行喷涂层质量验收。
⑹ 火焰喷涂
火焰喷涂是采用氧气及燃料气体燃烧 产生的高温将基体材料加热，把自熔 性合金粉末均匀地喷洒沉积于工件表 面，再经过火焰熔涂，使合金粉末与 基材相互熔敷，相互渗透而形成的一 种结构致密的防磨层。 应用于火力发电厂的引风机、排风机 等叶轮防磨，中速磨磨辊、磨瓦防磨。
火焰喷涂性能指标
名 结合强度 硬度 孔隙率 涂层厚度 称 性能指标
喷涂工艺要求
①用10---12目石英砂对设备表面进行喷砂处理，其作 用：清除金属表面锈斑及油污 ；增加金属表面粗 糙度，管壁打磨减薄量不超过管壁厚度的0.08~0.1 ㎜ ；清洁金属表面；喷涂前对管排进行喷砂处理， 漏出金属光泽并保持一定粗糙度，以利于喷涂层粘 接。 。 ②针对设备部位选材 ：选材必须具有与喷涂部件的钢 材的相同的膨胀性和收缩性,涂层对水冷壁管材的 物理和化学性能没有任何危害。 ③实施电弧喷涂，喷涂时合理控制喷涂温度，防止管 子过热及电弧损伤;涂层均匀、平整、无剥落、无 起皮、无漏喷现象，涂层厚度0.3~0.6 ㎜左右。 ④进行封孔处理 。 ⑤进行喷涂质量验收。
激光熔覆粉末分类讲解
作业思考题
1、激光熔覆合金粉末包括哪几种？
2、阀门激光熔覆时，采用Ni60+10%WC粉末，根据分类，
属于哪种粉末类型？
不适宜含S较高的钢材，因为钢中S的存在会在交界面处形成一种低熔 点的脆性物质，容易使熔覆层脱落。 3、分类 Fe基合金、Ni基合金、Co基合金
陶瓷粉末
特点： 陶瓷粉末具有优异的耐磨、耐蚀、耐高温和抗氧化特性，所以它 常被用于制备高温耐磨耐蚀涂层。 分类：
硅化物陶瓷粉末
氧化物陶瓷粉末（Al2O3和 ZrO2） 缺点： 与基体金属的热膨胀系数、弹性模量及导热系数等差别较大，熔 覆层易出现裂纹和孔洞等缺陷，在使用中将出现变形开裂、剥落损坏 等现象
激光熔覆粉末分类
课程：激光表面改性技术
主讲教师：林继兴
激光熔覆粉末分类
教学目标 通过本次课程的学习，掌握激光熔覆粉末分类及不同 粉末类型的特点
激光熔覆粉末分类
自熔性合金粉末
粉 末 分 类
陶瓷粉末
复合粉末
其他金属体系
自熔性合金粉末
特点及分类： 1、含有B、Si 作用：脱氧、造渣 2、基材适应性
可广泛应用于包括各类碳钢、合金钢、不锈钢和铸铁类材质，但
复合粉末
复合粉末主要是指高熔点硬质陶瓷材料与金属混合或复合而形成 的粉末体系。 特点： 金属的强韧性、良好的工艺性与陶瓷材料优异耐磨、耐蚀、耐高
温和抗氧化特性有机结合
复合粉末体系： 1、碳化物合金粉末(如 WC、SiC、TiC、B4C、Cr3C2等) 2、氧化物合金粉末(如 Al2O3、Zr2O3、TiO2等) 3、氮化物合金粉末(TiN、Si3N4等) 4、硼化物合金粉末 5、硅化物合金粉末
及其他金属合金粉末 2、自熔性粉末含有B、Si，具有脱氧造渣功能，基体应用 性强，常用的由Fe基、Ni基、Co基合金粉末 3、陶瓷粉末具有耐磨、耐蚀、耐高温和抗氧化等优点、但
激光熔覆粉末材料(28)(精)
自粘结复合粉末是指在热喷涂过程中，由于粉末产生的 放热反应能使涂层与基材表面形成良好结合的一类热喷涂材 料，其最大的特点是具有工作粉和打底粉的双重功能。 类型：自粘结碳化钨、自粘结不锈钢、自粘结铝青铜、 自粘结镍钼铝、自粘结合金钢等系列。
激 光 熔 覆 粉 末 材 料
4）氧化物陶瓷粉末 氧化物陶瓷粉末具有优良的抗 高温氧化和隔热、耐磨、耐腐等性能， 是一类重要的热喷涂材料，也是目前 极受重视的激光熔覆材料。此类陶瓷 粉末主要分为氧化铝和氧化锆两个系 列，氧化锆比氧化铝陶瓷粉末具有更 低的热导率和更好的热抗震性能，因 而主要用于热障层材料。
铁基粉末
激 光 熔 覆 粉 末 材 料
2）碳化物复合粉末
碳化物复合粉末系由碳化物硬质相与金属或合金作为粘结 相所组成的粉末体系，可分为（Co、Ni）/WC等系列。这类 粉末中的粘结相能在一定程度上使碳化物免受氧化和分解，能 获得具有硬质合金性能的涂层。 特点：具有很高的耐磨性和硬度。
激 光 熔 覆 粉 末 材 料
激 光 熔 覆 粉 末 材 料
课程：工程材料基础 主讲人： 赵海峰
教学目标
了解激光熔覆技术与常见激光熔覆粉末材料的类型、牌号、 成分及性能用途。
激 光 熔 覆 粉 末 材 料
1. 激光熔覆技术 激光熔覆亦称激光包覆或激光熔敷，是一种新的表面改性技 术。它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束 使之与基材表面薄层一起熔覆的方法，在基材表面形成与其为冶 金结合的填料熔覆层。
氧化铝粉末
课程小结
1、激光熔覆在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束
使之与基材表面薄层一起熔覆的方法，在基材表面形成与其为冶 金结合的填料熔覆层。 2、目前激光熔覆常采用的材料主要是热喷焊或热喷涂类材料，其
喷焊工艺及与喷涂堆焊差异
喷焊用自熔性合金粉末自熔性合金粉末是以镍、钴、铁为基材的合金，其中加入适量硼和硅元素，起脱氧造渣焊接熔剂的作用，同时能降低合金熔点，适于乙炔一氧焰对涂层进行重熔。
国产自熔性合金粉末品种较多，镍基合金粉末有较强的耐蚀性，抗氧化性可达650°C，耐磨性强；钴基合金粉末最大的特点是红硬性好，可在700℃保持较好的耐磨性和耐蚀性；铁基合金粉末耐磨粒磨损性优于其他两类。
喷焊工艺喷焊的工艺程序基本与喷涂相同，所不同者在喷粉工序中增加了重熔程序。
喷焊有一步喷焊法和二步喷焊法。
施工前应注意：①工件表面有渗碳层或氮化层，在预处理时必须清除；②工件的预热温度为一般碳钢200～300℃，耐热奥氏体钢350～400℃。
预热火焰用中性或弱碳焰。
此外，喷涂层重熔后，厚度减小25％左右，喷熔后在热态测量时，应将此量考虑在内。
一步喷焊法。
一步法即喷一段后即熔一段，喷、熔交替进行，使用同一支喷枪完成。
可选用中、小型喷焊枪。
在工件预热后先喷涂0. 2mm的保护层，并将表面封严，以防氧化，喷熔从一端开始，喷距10～30mm，有顺序地对保护层局部加热到熔融开始湿润（不能流淌）时再喷粉，与熔化反复进行，直至达到预定厚度，表面出现“镜面”反光，再向前扩展，达到表面全部覆盖喷焊层。
如一次厚度不足，可重复加厚。
一步法适用于小型零件或小面积喷焊。
二步喷焊法。
二步法即先完成喷涂层再对其重熔。
喷涂与重熔均用大功率喷枪，例如SpH-E喷、焊两用枪，使合金粉末充分在火焰中熔融，在工件表面上产生塑性变形的沉积层。
喷铁基粉末时用弱碳火焰，喷镍基和钴基粉末时用中性或弱碳火焰。
喷粉每层厚度＜0.2mm，重复喷涂达到重熔厚度，一般可在0.5～0. 6 mm 时重熔。
如果喷焊层要求较厚，一次重熔达不到要求时，可分几次喷涂和重熔。
重熔是二步法的关键工序，在喷涂后立即进行。
用中性焰或弱碳化焰的大功率柔软火焰，喷距约20 ～ 30mm，火焰与表面夹角为60°～75°，从距涂层约30mm处开始，适当掌握重熔速度，将涂层加热，直至涂层出现“镜面”反光为度，然后进行下一个部位的重熔。