[发明专利]复合涂层及熔覆工艺

说明书

技术领域

本发明涉及激光熔覆领域，特别地，涉及一种复合涂层。此外，本发明还涉及一种包括上述复合涂层的熔覆工艺。

背景技术

压气机转子为某型航改燃气轮机的核心部件，其生产难度大，成本高，且在轴颈部位发生磨损现象，返修时会出现加工余量不够，甚至有时会在轴颈处发现1-3mm深的沟槽。目前采用的修复工艺是刷镀和热喷涂，当需要修复的尺寸较少（＜0.4mm）且轴颈处表面无沟槽时，一般在其表面刷镀一层镍来修复尺寸，之后再进行精车和抛光来满足装配尺寸；当需要修复的尺寸为0.4mm～1mm，其表面无沟槽时，一般采用等离子喷涂NiCrAlY来修复尺寸，之后再进行精车和抛光来达到装配尺寸。然而，刷镀工艺制备的涂层厚度有限，无法完全满足需修复的尺寸要求，且涂层硬度不高，使用寿命较短，对沟槽修复无能为力。热喷涂制备的涂层结合强度不好，涂层硬度也不高，服役中涂层容易掉，使用寿命也不长，对沟槽修复也无能为力。

发明内容

本发明目的在于提供一种复合涂层及熔覆工艺，以解决现有的喷涂材料和刷镀涂层及其工艺使得修复结合强度不好、涂层硬度不高，使用寿命短的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种复合涂层，包括其包括底层和铬层，底层的成分包括0.12~0.15wt%的C、2wt%的Ni、11~13wt%的Cr、0.9~1.2wt%的Si、0.9~1.3wt%的B，余量为Fe；铬层的成分包括0.1~0.15wt%的C、1.0~1.5wt%的Mo、5~7wt%的Ni、13~17wt%的Cr、0.9~1.2wt%的Si、0.9~1.2wt%的B，余量为Fe。

进一步地，底层包括0.13wt%的C、2wt%的Ni、12wt%的Cr、1wt%的Si、1.1wt%的B，余量为Fe；铬层包括0.15wt%的C、1.2wt%的Mo、6wt%的Ni、14wt%的Cr、1.1wt%的Si、1wt%的B，余量为Fe。

根据本发明的另一方面，还提供了一种熔覆工艺，包括如下步骤：

步骤S1：对工件进行表面处理；

步骤S2：将表面处理后的工件预热至60℃~100℃，将底层材料升温熔化后涂覆于工件的表面形成底层；再将铬层材料升温熔化后涂覆于底层表面，形成铬层；两者进行冶金复合，形成具有复合涂层的工件；

步骤S3：对具有复合涂层的工件进行去应力退火，其中，底层的成分包括0.12~0.15wt%的C、2wt%的Ni、11~13wt%的Cr、0.9~1.2wt%的Si、0.9~1.3wt%的B，余量为Fe；铬层的成分包括0.1~0.15wt%的C、1.0~1.5wt%的Mo、5~7wt%的Ni、13~17wt%的Cr、0.9~1.2wt%的Si、0.9~1.2wt%的B，余量为Fe。

进一步地，步骤S1包括两个分步骤S11和S12，步骤S11包括对工件进行除锈、整平、毛化处理直至露出金属本色，步骤S12包括对经步骤S11处理后的工件的表面进行丙酮清洗，得到干净的工件。

进一步地，步骤S2中，选用激光器进行熔覆，工作台为数控机床，利用激光器自动送粉装置把底层和铬层分别熔覆于工件的表面。

进一步地，步骤S2中，底层的熔覆厚度为0.7mm~1mm，铬层的熔覆厚度为1.5mm~2mm。

进一步地，底层的熔覆厚度为0.8mm，铬层的熔覆厚度为1.5mm。

进一步地，激光器熔覆功率为2900W~3000W，激光束扫描线速度为8~9mm/s，光斑直径为6mm~7mm，离焦量175mm~180mm，熔覆材料送粉率7~8g/s。

进一步地，激光器熔覆功率为2950W，激光束扫描线速度为8.6mm/s，光斑直径为6mm，离焦量为178mm，熔覆材料送粉率为7.5g/s。

进一步地，步骤S3中，采用火焰喷枪对复合涂层进行去应力退火，温度控制在100℃～200℃，时间为30min~120min。

本发明具有以下有益效果：本发明的复合涂层及其熔覆工艺，可以将厚度大于1mm的复合涂层冶金结合于工件等基体表面，复合涂层的硬度、强度和结合力高，具有优良的耐磨性能，能大大提高工件的服役寿命。另外，本发明的熔覆工艺还具有无污染、生产效率高、能耗低且修复的残余应力小，无加工变形等优点。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明