[发明专利]金属陶瓷层及其制备方法以及水能机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型材料领域，且特别涉及一种金属陶瓷层及其制备方法以及水能机叶片。

背景技术

水能机又称为水轮机，是利用水对水轮机叶片的冲击或水对水轮机的反作用使得水轮机叶片旋转，将水能转化为机械能的一种动力机械设备，而利用发电机可将这种机械能转化为电能，因此，水轮机广泛应用于发电服务。其中，水能机叶片是水力发电机中最基础和最关键的部件，因此极易磨损、腐蚀。现有的水能机叶片使用的都是单一材料制成的，如单一的不锈钢材料，这种材料耐磨性差，耐腐蚀性差，导致水能机叶片寿命很短；另外一些现有的技术是采用陶瓷材料的水能机叶片，陶瓷材料耐磨性、耐腐蚀性均较金属材料高，但是陶瓷材料脆性很大，导致其很容易碎裂；传统的采用喷涂、渗碳淬火以及粘接技术来对金属材料的表面改性，工艺复杂，效果也较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属陶瓷层，此金属陶瓷层具有硬度高、良好的耐磨性以及良好的耐腐蚀性能。

本发明的另一目的在于提供一种金属陶瓷层的制备方法，能够更好地形成金属陶瓷层，具有良好的润湿性，产生开裂等缺陷倾向小，熔敷工艺性能良好。

本发明的另一目的在于提供一种水能机叶片，能够满足水能机叶片材料在工作环境下的耐磨性、耐腐蚀性等要求，而且相对于单纯的金属合金熔敷层的水能机叶片，具有更好地耐腐蚀性，能够极大地延长水能机叶片材料的使用寿命。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

本发明提出一种金属陶瓷层，其通过激光熔敷将混合原料熔凝而形成，按照质量百分比计，混合原料包括铬10～25％、硅5～10％、碳5～13％、镍30～40％、钼1～2％、硼0.1～1％、氮0.2～0.4％、铪0.01～0.6％以及铁30～40％。

本发明提出一种金属陶瓷层制备方法，先将混合原料制成混合粉末，然后将混合粉末覆盖在基体上，通过激光熔敷，将混合粉末与基体的表面熔凝，形成金属陶瓷层附着在基体表面；按照质量百分比计，混合原料包括铬10～25％、硅5～10％、碳5～13％、镍30～40％、钼1～2％、硼0.1～1％、氮0.2～0.4％、铪0.01～0.6％以及铁30～40％。

本发明提出一种水能机叶片，其包括：水能机叶片基体以及熔敷在水能机叶片基体表面的金属陶瓷层；金属陶瓷层是通过激光熔敷的制作方法制做而成的，先将混合原料制成混合粉末，然后将混合粉末覆盖在基体上，通过激光熔敷，将混合粉末与基体的表面熔凝，形成金属陶瓷层附着在基体表面；按照质量百分比计，混合原料包括铬10～25％、硅5～10％、碳5～13％、镍30～40％、钼1～2％、硼0.1～1％、氮0.2～0.4％、铪0.01～0.6％以及铁30～40％。

本发明实施例的金属陶瓷层及其制备方法以及水能机叶片的有益效果是：铁、镍的熔点相对较低，相对于大多数基体材料是具有适宜的熔点的熔敷层材料；铬、钼能够提高金属陶瓷层的耐磨性能和耐腐蚀性能；非金属元素氮的加入，降低了碳含量，从而提高了金属陶瓷层的显微硬度以及耐磨性；非金属元素硅具有良好的导热性，能够增加金属陶瓷层抗开裂性能。这种金属陶瓷层相对于单纯的镍基或者铁基金属合金熔敷层，硬度、耐磨性和耐腐蚀性更加优良。

通过添加硼元素、以及活性元素铪，提高了使用激光熔敷的方法制备金属陶瓷层的润湿性，改善了激光熔敷工艺性能。

熔敷了金属陶瓷层的水能机叶片具有良好的耐磨性能和良好的耐腐蚀性能以及较高的表面硬度，延长了水能机叶片的使用寿命。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的金属陶瓷层及其制备方法以及水能机叶片进行具体说明。

本发明实施例提供的一种金属陶瓷层，其是通过激光熔敷将混合原料熔凝而形成，按照质量百分比计，混合原料包括以下组分：

铬10～25％、硅5～10％、碳5～13％、镍30～40％、钼1～2％、硼0.1～1％、氮0.2～0.4％、铪0.01～0.6％以及铁30～40％。