復合涂層及熔覆工藝制造技術

本發明專利技術涉及一種復合涂層及熔覆工藝。復合涂層包括底層和鉻層，底層的成分包括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，余量為Fe；鉻層的成分包括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，余量為Fe。熔覆工藝包括四個步驟。本發明專利技術的復合涂層及其熔覆工藝，可以將厚度大于1mm的復合涂層冶金結合于工件等基體表面，復合涂層的硬度、強度和結合力高，具有優良的耐磨性能，能大大提高工件的服役壽命。另外，本發明專利技術的熔覆工藝還具有無污染、生產效率高、能耗低且修復的殘余應力小，無加工變形等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及激光熔覆領域，特別地，涉及一種復合涂層。此外，本專利技術還涉及一種包括上述復合涂層的熔覆工藝。
技術介紹
壓氣機轉子為某型航改燃氣輪機的核心部件，其生產難度大，成本高，且在軸頸部位發生磨損現象，返修時會出現加工余量不夠，甚至有時會在軸頸處發現1_3_深的溝槽。目前采用的修復工藝是刷鍍和熱噴涂，當需要修復的尺寸較少(< O. 4mm)且軸頸處表面無溝槽時，一般在其表面刷鍍一層鎳來修復尺寸，之后再進行精車和拋光來滿足裝配尺寸；當需要修復的尺寸為O. 4mm Imm,其表面無溝槽時,一般采用等離子噴涂NiCrA；LY來修復尺寸，之后再進行精車和拋光來達到裝配尺寸。然而，刷鍍工藝制備的涂層厚度有限，無法完全滿足需修復的尺寸要求，且涂層硬度不高，使用壽命較短，對溝槽修復無能為力。熱噴涂 制備的涂層結合強度不好，涂層硬度也不高，服役中涂層容易掉，使用壽命也不長，對溝槽修復也無能為力。
技術實現思路
本專利技術目的在于提供一種復合涂層及熔覆工藝，以解決現有的噴涂材料和刷鍍涂層及其工藝使得修復結合強度不好、涂層硬度不高，使用壽命短的技術問題。為實現上述目的，根據本專利技術的一個方面，提供了一種復合涂層，包括其包括底層和鉻層,底層的成分包括O. 12 O. 15wt%的C、2wt%的N1、ll 13wt%的Cr、O. 9 1. 2wt%的S1、O. 9 1. 3wt%的B，余量為Fe ;鉻層的成分包括O. Γθ. 15wt%的CU. (Tl. 5wt%的Mo、5 7wt%的 N1、13 17wt% 的 Cr,O. 9 1. 2wt% 的 Si,O. 9 1. 2wt% 的 B，余量為 Fe。進一步地，底層包括O. 13wt% 的 C、2wt% 的 N1、12wt% 的 Cr、lwt% 的 S1、1. lwt% 的B，余量為 Fe ;鉻層包括 O. 15wt% 的 CU. 2wt% 的 Mo、6wt% 的 N1、14wt% 的 Cr、1. lwt% 的 S1、 余量為 Fe。根據本專利技術的另一方面，還提供了一種熔覆工藝，包括如下步驟步驟S1:對工件進行表面處理；步驟S2 :將表面處理后的工件預熱至60°C 100°C，將底層材料升溫熔化后涂覆于工件的表面形成底層；再將鉻層材料升溫熔化后涂覆于底層表面，形成鉻層；兩者進行冶金復合，形成具有復合涂層的工件；步驟S3 :對具有復合涂層的工件進行去應力退火，其中，底層的成分包括O. 12 O. 15wt% 的 C、2wt% 的 N1、ll 13wt% 的 Cr,O. 9 1. 2wt% 的 Si,O. 9 1. 3wt% 的 B，余量為 Fe ;鉻層的成分包括 O. Γ0. 15wt% 的 C、1. (Tl. 5wt% 的 Mo、5 7wt% 的 N1、13 17wt% 的 Cr、O.9 1. 2wt% 的 Si,O. 9 1. 2wt% 的 B，余量為 Fe。進一步地，步驟SI包括兩個分步驟Sll和S12，步驟Sll包括對工件進行除銹、整平、毛化處理直至露出金屬本色，步驟S12包括對經步驟Sll處理后的工件的表面進行丙酮清洗，得到干凈的工件。 進一步地，步驟S2中，選用激光器進行熔覆，工作臺為數控機床，利用激光器自動送粉裝置把底層和鉻層分別熔覆于工件的表面。進一步地，步驟S2中，底層的熔覆厚度為O. 7mnTlmm，鉻層的熔覆厚度為1.5mm 2mmο進一步地，底層的熔覆厚度為O. 8mm，鉻層的熔覆厚度為1. 5mm。進一步地，激光器熔覆功率為2900\T3000W，激光束掃描線速度為8 9mm/s，光斑直徑為6mnT7mm，離焦量175mnTl80mm，熔覆材料送粉率7 8g/s。進一步地，激光器熔覆功率為2950W，激光束掃描線速度為8. 6mm/s，光斑直徑為6mm，離焦量為178mm，熔覆材料送粉率為7. 5g/s。 進一步地，步驟S3中，采用火焰噴槍對復合涂層進行去應力退火，溫度控制在100°C 200°C，時間為 30mirTl20min。本專利技術具有以下有益效果本專利技術的復合涂層及其熔覆工藝，可以將厚度大于Imm的復合涂層冶金結合于工件等基體表面，復合涂層的硬度、強度和結合力高，具有優良的耐磨性能，能大大提高工件的服役壽命。另外，本專利技術的熔覆工藝還具有無污染、生產效率高、能耗低且修復的殘余應力小，無加工變形等優點。除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本專利技術還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本專利技術作進一步詳細的說明。附圖說明構成本申請的一部分的附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，本專利技術的示意性實施例及其說明用于解釋本專利技術，并不構成對本專利技術的不當限定。在附圖中圖1是本專利技術實施例的底層和鉻層組成的復合涂層的結構示意圖。具體實施例方式以下結合附圖對本專利技術的實施例進行詳細說明，但是本專利技術可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。本專利技術提供了一種復合涂層，其包括底層和鉻層，底層的成分包括O. 12^0. 15wt%的C、2wt%的N1、ll 13wt%的Cr,O. 9 1. 2wt%的Si,O. 9 1. 3wt%的B，余量為Fe ;鉻層的成分包括 O. Γ0. 15wt% 的 CU. (Tl. 5wt% 的 Mo、5 7wt% 的 N1、13 17wt% 的 Cr,O. 9 1. 2wt% 的S1、0. 9^1. 2wt%的B，余量為Fe。本專利技術為了解決涂層與工件的結合強度不高，特在工件和鉻層之間設置一層底層，底層選用了與工件的材料接近的元素配制，兩者熱膨脹系數接近，底層能緩沖工件和鉻層的熱應力，防止涂層出現裂紋，且能與鉻層和工件很好的冶金結合，增強了鉻層與工件的結合強度。鉻層的C、Cr和Mo的成分可以增加涂層的硬度，尤其是Cr增加涂層的硬度最顯著，Ni可以降低涂層的脆性，從而提高涂層的結合強度、硬度，以便實現耐磨和提高使用壽命。增設的底層對于鉻層而言，減少了 Cr、Ni的含量后與工件材料元素接近，提高了涂層與工件的結合強度，同時，底層取代了鉻層的一部分厚度，從而節省了Cr和Ni的成本。兩者合適的配比可以制備出耐磨而抗沖擊的涂層。在實際使用中，底層的熔覆厚度為O. 7mnTlmm，鉻層的熔覆厚度為1. 5mnT2mm。在本實施例中，底層和鉻層的厚度分別為O. 8mm和1. 5mm,工件為軸頸。底層包括O. 13wt% 的 C、2wt% 的 N1、12wt% 的 Cr、lwt% 的 S1、1. lwt% 的 B,余量為Fe ;鉻層包括 O. 15wt% 的 C、1. 2wt% 的 Mo、6wt% 的 N1、14wt% 的 Cr、1. lwt% 的 S1、lwt% 的 B,余量為Fe。此組份的配比使得涂層結合強度更高，涂層的硬度更好，使用壽命更長。本專利技術還提供了一種包 括前述復合涂層的熔覆工藝，參見圖1，用于修復工件的表面磨損、裂紋或溝槽等缺陷，其熔覆工藝采用以下步驟步驟S1:對工件進行表面處理；具體地，步驟SI還包括兩個分步驟Sll和S12 :其中，步驟Sll包括對工件進行除銹、整平、毛化處理直至露出金屬本色；步驟S12包括經步驟Sll處理后的工件的表面進行丙酮清洗，得到干凈的工件。步驟S2 :將表面處理后的工件預熱至6(TlO(rC，將底層材料本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種復合涂層，其特征在于，其包括底層和鉻層，所述底層的成分包括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，余量為Fe；所述鉻層的成分包括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，余量為Fe。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王輝，周建羅，譚冬桂，袁西英，
申請(專利權)人：株洲南方燃氣輪機成套制造安裝有限公司，
類型：發明
國別省市：