[发明专利]提高高温干摩擦条件下阀杆表面耐磨性的方法

权利要求书

1.提高高温干摩擦条件下阀杆表面耐磨性的方法，其特征在于：先采用激光熔覆技术在阀杆表面形成具有高温自润滑的耐磨涂层，再对其进行激光微织构使涂层表面产生规则分布的微沟槽，实现储屑减摩作用；包括以下步骤：

(1)阀杆表面预处理：采用机加工方式使阀杆直径尺寸小于设计尺寸1～2mm；

(2)阀杆表面激光熔覆涂层的制备：采用激光熔覆的方法获得厚度为2～3mm的涂层，工艺为：

a)对机加工后的表面进行除油清污处理，并用酒精清洗干净，然后对阀杆预热，预热温度为300～500℃，预热时间为2～3小时；

b)配置熔覆粉末，基体材料为Ni60M合金粉末，润滑相为CaF₂粉末，复合粉末质量百分比为：Ni60M合金粉末85％～95％，CaF₂粉末5％～15％，放入球磨机中混合均匀，搅拌时间为2～3小时；

c)采用光纤激光器、以同轴送粉的方式对阀杆表面实施多道单层熔覆；并同步使用惰性气体保护激光熔覆区域；激光熔覆工艺参数为：激光功率为2～3kW，阀杆转动线速度为400～600mm/min，离焦量为+2～+4mm，送粉速率为0.4～0.8g/s，搭接率为20％～40％，保护气体流量为3～4L/min；

(3)激光熔覆后表面的后处理：将经激光多道熔覆后的涂层放入热处理炉中进行退火处理，消除残余应力，退火温度为400～600℃，时间为6～10小时；出炉后对熔覆涂层进行机加工、打磨、抛光，使阀杆直径尺寸大于设计尺寸50～100μm；

(4)激光刻蚀微沟槽：采用超快激光器对处理后的熔覆涂层刻蚀微沟槽，其工艺参数为：平均输出功率为2～4W，脉冲频率为50～200kHz，扫描速度为50～150mm/s，扫描次数为20000～50000次，离焦量为-0.5～-1.5mm；

(5)对激光刻蚀微沟槽的表面进行精珩磨和清洗处理，去除微沟槽边缘和内部的残留物。

2.根据权利要求1所述的提高高温干摩擦条件下阀杆表面耐磨性的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的Ni60M合金粉末，其成分按重量百分比为：C0.8％、Cr17％、Si4％、Fe15％、B3.2％，余量为Ni，粒度为100～325目。

3.根据权利要求1所述的提高高温干摩擦条件下阀杆表面耐磨性的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的CaF₂粉末为镍包覆材料，其成分质量百分比为：CaF₂85％，Ni 15％。

4.根据权利要求1所述的提高高温干摩擦条件下阀杆表面耐磨性的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的惰性保护气体为氩气或氮气。

5.根据权利要求1所述的提高高温干摩擦条件下阀杆表面耐磨性的方法，其特征在于：所述步骤(4)中的激光刻蚀微沟槽为三角形或六边形。

6.根据权利要求1所述的提高高温干摩擦条件下阀杆表面耐磨性的方法，其特征在于：所述步骤(4)中的超快激光器为纳秒激光器、飞秒激光器或皮秒激光器。

7.根据权利要求1所述的提高高温干摩擦条件下阀杆表面耐磨性的方法，其特征在于：所述步骤(4)中的微沟槽为连续条状。

8.根据权利要求7所述的提高高温干摩擦条件下阀杆表面耐磨性的方法，其特征在于：所述微沟槽的宽度为50～90μm，深度为20～80μm。

9.根据权利要求7所述的提高高温干摩擦条件下阀杆表面耐磨性的方法，其特征在于：所述微沟槽的面积率为20％～35％。

10.根据权利要求1所述的提高高温干摩擦条件下阀杆表面耐磨性的方法，其特征在于：所述步骤(5)中的清洗处理是用酒精和丙酮清洗阀杆工作面。