CN108203824A - 一种激光增材制造活塞杆耐磨耐蚀表层方法 - Google Patents

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Abstract

一种激光增材制造活塞杆耐磨耐蚀表层方法，属于先进制造技术领域。其特征采用激光增材制造方法，在活塞杆本体上，先激光增材制造耐蚀镍基合金涂层，厚度为0.55～1.03mm；随后在耐蚀镍基合金涂层表面继续激光增材制造耐磨耐蚀原位碳化物强化镍基合金表层，硬度大于900HV，厚度为2.93～3.44mm，最后精加工至规定尺寸和精度，可以获得表层耐磨和耐蚀性好的活塞杆，推广应用具有良好的经济和社会效益。

Description

一种激光增材制造活塞杆耐磨耐蚀表层方法
技术领域
本发明公开了一种活塞杆表层的增材制造方法，特别涉及一种激光增材制造活塞杆耐磨耐蚀表层方法，属于先进制造技术领域。
背景技术
活塞杆是支持活塞做功的连接部件，大部分应用在油缸、气缸运动执行部件中，是一个运动频繁、技术要求高的运动部件。以液压油缸为例，由：缸筒、活塞杆(油缸杆)、活塞、端盖几部分组成。其加工质量的好坏直接影响整个产品的寿命和可靠性。活塞杆加工要求高，其表面粗糙度要求为Ra0.4～0.8um，对同轴度、耐磨性要求严格。
目前活塞杆多数采用合金钢加工制造，为了提高活塞杆的耐磨性，常常在活塞杆表面进行镀铬处理。中国发明专利CN 105887171公开了一种活塞杆真空镀铬方法，包括：表面预处理、探伤、装填、真空镀铬、镀液回收、水洗、去氢等工艺流程；预处理后的活塞杆放入特制阳极管，每个阳极管只放入一根，注入镀液到指定高度；用铬靶作阴极弧源，抽真空后用低压大电流维持阴极与镀膜室之间的弧光放电3～10分钟，在真空环境下，不需要用铬雾抑制剂，可减少污染排放。其优点是提高镀铬质量，缩短电镀时间、可设定活塞杆的镀铬高度、降低能耗、水耗及贵重金属的消耗，镀液可多次回收再利用。中国发明专利CN102031543还公开了一种采用超声纵弯椭圆装置对气密性不合格的起落架活塞杆进行镀铬层修复的加工方法，该加工方法属于材料的表面形变处理；该发明的加工方法采用球形金刚石与起落架活塞杆上的镀铬层表面接触，应用超声纵弯椭圆装置产生的超声频率的脉冲冲击类滚动挤压方式进行镀铬层裂纹密封，从而提高起落架活塞杆与外筒之间气密性。采用该发明方法能够在0.5～4.5μm深度的镀铬层发生塑性变形，从而使得镀铬层这一深度范围内的网状裂纹被封闭，达到阻断气体渗出通道的作用。同时，经过挤压后的镀铬层表面的表面粗糙度更小，表面光整性更好，也起到了提高起落架活塞杆镀铬层表面密封性的作用。该发明的加工方法能够适用于经气密测试不合格的或者使用一段时间后密封性降低的起落架活塞杆修复加工。中国发明专利CN 105350031还公开了一种液压支柱活塞杆的镀铬工艺，该工艺首先在清洁后的液压支柱的活塞杆表面喷涂一层铬合金粉末，干燥后对液压支柱的活塞杆表面进行等离子镀铬，即等离子合金化，使活塞杆工作面获得一层0.8-1.2mm厚度的具有冶金结合、表面硬度大于45HRc的Cr含量大于17％、Ni含量大于9％的合金层。该发明生产的产品等离子镀铬液压支柱活塞杆不但能满足煤矿工况条件，而且克服了电镀铬液压支柱活塞杆(或称活柱杆)出现的鼓泡、剥落问题和镶不锈钢套出现的爆皮问题。中国发明专利CN 106468642还公开了一种对液压油缸活塞杆镀铬层缺陷的修复方案选择方法，该方法包括如摘要附图中的步骤S1到步骤S10。根据该发明提供的对液压油缸活塞杆镀铬层缺陷的修复方案选择方法，在对旧的液压油缸活塞杆镀铬层进行测试评价后得到活塞杆镀铬层需要整体修复或局部修复的修复方案，可以避免漫无目的进行修复造成不必要的浪费，或不进行修复造成不必要的损失，因为有些活塞杆体镀铬层与基体之间存在的潜在损伤得不到修复，会使得活塞杆体镀铬层在使用中很快出现鼓包，影响活塞杆正常使用，若有潜在无法修复的损伤，则需要把现有的镀铬层全部磨掉并重新镀铬。中国发明专利CN107059083还公开了一种提升镀铬活塞杆耐蚀性的方法，其活塞杆电镀硬铬、磨削加工完成后，然后使用封孔剂对铬镀层进行封孔处理；所述的封孔处理为：(1)活塞杆除油；(2)加热活塞杆，保温不少于1h；(3)配制封孔剂，树脂：固化剂＝2：1(质量比)，搅匀。配制好的封孔剂须在1h内使用；(4)将活塞杆自烘箱内取出，立即趁热刷涂；用毛刷将封孔剂刷满活塞杆表面，封孔剂布满后静置5s～10s，再用棉布迅速擦除表面封孔剂；然后，活塞杆室温下静置不少于6h；(5)加热活塞杆，保温不少于2h；(6)重新配制封孔剂；(7)涂覆二道封孔剂、静置(8)加热活塞杆，保温不少于2h；(9)冷却活塞杆。但是在活塞杆上表面进行镀铬处理，会严重污染环境，且损害工人健康。此外，镀铬层硬度高，应力大，加工和使用过程中，极易开裂和剥落，会降低活塞杆使用寿命。
增材制造是一种先进的制造方法，中国发明专利CN 106637199公开了一种基于激光增材制造技术的具有耐磨涂层的模具的制备方法，包括：提供待加工的模具及至少两种成型粉末，将成型粉末分别转移至送粉器进行预加热、保温，所述成型粉末至少包括与所述模具材料一致或组成接近的粉末A及强化粉末B；制定加工程序，将相应的成型粉末依据加工程序送至激光束的辐照位置，并熔化沉积在模具表面，其中，所述加工程序包括将模具表面划分为若干加工区域，且相邻加工区域形成由不同成型粉末熔化沉积得到的涂层；将上述完成激光加工的模具进行热处理后再机加工至目标尺寸，得到成品模具。采用该制备方法，便于制得耐磨性能好且不易剥落的耐磨涂层的模具，解决现有模具寿命短，表面强化工艺复杂的难题。中国发明专利CN 106694893还公开了一种增材制造用工具钢粉末，主要由工具钢原料粉末进行配料、熔炼、制粉、分筛、时效热处理后获得的，工具钢原料粉末中铜的质量含量为1.5wt％-8wt％。该发明的制备方法：先制备工具钢粉末；在对粉末实施时效处理后对工具钢粉末进行增材制造，将增材制造得到的合金在1050-1200℃下固溶处理0.5-3h，然后再进行二次时效热处理，即得到工具钢。该发明的工具钢中添加适量的过固溶铜元素，其硬度、耐磨性都有明显的提高。中国发明专利CN 105562690还公开了一种增材制造材料及利用该材料的刀刃增材制造工艺。增材制造材料由铁基自熔性合金粉末和碳化钛粉末按比例混合而成，其中铁基自熔性合金粉末质量百分比为40-60％，碳化钛粉末质量百分比为60-40％。利用上述增材制造材料的刀刃增材制造工艺，包括以下工艺步骤：混合粉末研磨、烘干、刀刃打磨除锈、清洗油污、同轴送粉、激光照射在刀刃处形成强化层。该发明的优点在于，增材制取的强化层厚度均匀，表面质量优良，组织致密均匀，硬度高，耐磨性强，无气孔、裂纹等缺陷；刃口硬度可达到HV1000以上，耐磨性是基体的3-4倍，使用寿命是传统刀具的10倍以上；可以减少高端钢材进口量，降低高端刀具的制作成本，提升高端刀具的市场竞争力。中国发明专利CN 106001571还公开了一种金属零件激光选区合金化增材制造方法，该制造方法包括：确定成形件的数模类型及建模，成形件合金化处理的局部区域选择，成形件合金化的选材，成形件的辅助送粉头及工艺选择，成形件的激光增材制造工艺确定，成形件的无损检测以及后处理，最终获得选区合金化的成形件。此方法获得的成形件综合机械性能优良，特别是摩擦学性能能够满足特殊的需要；节省贵重材料，也使其综合成本低，成形件重量轻；摩擦对偶面经光滑化处理，耐磨减摩，具有优良的摩擦学性能；成形件的使用寿命也得到提高。中国发明专利CN 104480463还公开了一种激光增材制造非晶-纳米晶增强叠层复合材料方法。将Stellite4与TiN-TiB2混合粉末用水玻璃溶液均匀调成糊状预置于钛合金表面，厚度0.3～1.5mm，自然风干激光合金化后形成下层；将一定质量比例的Stellite4与TiN-TiB2-Sn混合粉末也用水玻璃溶液调成糊状，预置于下层表面，厚度0.3～1.4mm，自然风干合金化形成上层。工艺参数：激光功率450～3500W，扫描速度1～20mm/s，氩气气压0.1～1.2MPa(下层)；激光功率450～3000W，扫描速度1～18mm/s，氩气气压0.1～1.2MPa(上层)。可得耐磨性显著提高的非晶-纳米晶增强叠层复合材料。中国发明专利CN106636976还公开了一种活塞杆表面的增材制造方法，采用激光熔敷方法，在活塞杆本体上，先熔敷耐蚀钢层，耐蚀钢厚度为0.50～0.88mm，激光熔敷功率为2.5～3.2KW，随后在耐蚀钢层表面继续熔敷耐磨耐蚀合金层，耐磨耐蚀合金层厚度为2.80～3.35mm，激光熔敷功率为1.8～2.2KW，最后精加工至规定尺寸和精度，可以获得表面耐磨和耐蚀性好的活塞杆。该发明采用激光熔敷增材制造活塞杆，效率高，活塞杆表面加工量小，活塞杆表面硬度≥55HRC。但是，上述增材制造的耐磨耐蚀合金层硬度低，且硬度均匀性差，使用过程中耐磨耐蚀合金层易开裂和剥落。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明在耐蚀性优异的镍基涂层中，通过原位生成高硬度含铬碳化物，提高涂层硬度，并改善涂层硬度均匀性，使激光增材制造活塞杆耐磨涂层的表层具有优良的耐磨耐蚀性。
本发明可以通过以下具体工艺步骤来实现：
①先在碳钢或合金钢活塞杆母材表面除油、除锈，用砂纸打磨，得到平整光洁的表面；采用同步送粉激光增材制造的方式，将质量分数0.26-0.35％C,8.51-9.57％Cr,1.99-2.25％B,3.26-3.43％Si,<5.00％Fe,2.04-2.59％Ce,Ni余量的镍基合金粉干燥后，作为激光增材制造原材料粉，镍基合金粉粒度30-50μm，在氩气保护下，调节激光增材制造工艺参数为：激光功率900-1500W、扫描速度3-8mm/s、光斑直径送粉率10-15g/min、氩气流量12-18L/min，激光增材制造原材料粉在激光能量照射下在碳钢或合金钢活塞杆母材表面获得耐蚀镍基合金涂层，耐蚀镍基合金涂层厚度为0.55～1.03mm；
②继续在步骤①的耐蚀镍基合金涂层上，激光增材制造耐磨耐蚀原位碳化物强化镍基合金表层；采用同步送粉激光增材制造的方式，将合金粉按照质量分数18-22％的Cr3C2粉、5.0-6.0％的Ce2O3粉和73-76％的高硼镍基合金粉比例配比后，进行充分混合并干燥后作为激光增材制造合金粉材料；高硼镍基合金粉的化学组成及质量分数为0.77-0.86％C,15.62-15.95％Cr,4.14-4.30％Si,<4.50％Fe,2.55-2.73％W,3.68-3.91％B,Ni余量；高硼镍基合金粉粒度45-65μm，Cr3C2粉粒度20-35μm，Ce2O3粉粒度20-35μm；在氩气保护下，调节激光增材制造工艺参数为：激光功率1800-2000W、扫描速度3-8mm/s、光斑直径送粉率10-15g/min、氩气流量12-18L/min，激光增材制造合金粉材料在激光能量照射下原位反应生成碳化物增强相，获得耐磨耐蚀原位碳化物强化镍基合金表层，其厚度为2.93～3.44mm；最后精加工至规定尺寸和精度，可以获得表面耐磨和耐蚀性好的活塞杆。
本发明激光增材制造活塞杆耐磨耐蚀表层方法，首先在35#、45#、40Cr、35CrMo、42CrMo、Q345等碳钢或合金钢活塞杆母材表面，激光增材制造耐蚀镍基合金涂层，为了提高耐蚀镍基合金涂层与母材表面的结合强度，防止耐蚀镍基合金涂层使用过程中发生剥落，因此在增材制造前，先要在碳钢或合金钢活塞杆母材表面除油、除锈，用砂纸打磨，得到平整光洁的表面。然后，采用同步送粉激光增材制造的方式，将质量分数0.26-0.35％C,8.51-9.57％Cr,1.99-2.25％B,3.26-3.43％Si,<5.00％Fe,2.04-2.59％Ce,Ni余量的镍基合金粉干燥后，作为激光增材制造原材料粉，镍基合金粉粒度30-50μm，在氩气保护下，调节激光增材制造工艺参数为：激光功率900-1500W、扫描速度3-8mm/s、光斑直径 送粉率10-15g/min、氩气流量12-18L/min，激光增材制造原材料粉在激光能量照射下获得镍基合金涂层，基体是γ相，具有优异的耐蚀性。耐蚀镍基合金涂层厚度为0.55～1.03mm。此外，在镍基合金涂层的γ相基体中，还含有铬、硼、硅等强化基体的元素，使γ相基体具有高强度，确保镍基合金涂层表面激光增材制造的耐磨耐蚀原位碳化物强化镍基合金表层使用过程中不会发生变形。
另外，为了进一步提高活塞杆表层的耐磨耐蚀性能，本发明继续在步骤①的耐蚀镍基合金涂层上，激光增材制造耐磨耐蚀原位碳化物强化镍基合金表层；采用同步送粉激光增材制造的方式，将合金粉按照质量分数18-22％的Cr3C2粉、5.0-6.0％的Ce2O3粉和73-76％的高硼镍基合金粉比例配比后，进行充分混合并干燥后作为激光增材制造合金粉材料，高硼镍基合金粉的化学组成及质量分数为0.77-0.86％C,15.62-15.95％Cr,4.14-4.30％Si,<4.50％Fe,2.55-2.73％W,3.68-3.91％B,Ni余量；高硼镍基合金粉粒度45-65μm，Cr3C2粉粒度20-35μm，Ce2O3粉粒度20-35μm；在氩气保护下，调节激光增材制造工艺参数为：激光功率1800-2000W、扫描速度3-8mm/s、光斑直径送粉率10-15g/min、氩气流量12-18L/min，激光增材制造合金粉材料在激光能量照射下原位反应生成碳化物增强相，获得耐磨耐蚀原位碳化物强化镍基合金表层，其厚度为2.93～3.44mm。其中在激光增材制造合金粉材料中，加入质量分数5.0-6.0％的Ce2O3粉，主要是用于细化镍基合金表层晶粒尺寸，减少镍基合金表层中夹杂物，防止镍基合金表层开裂和剥落。在激光增材制造合金粉材料中，还加入了质量分数18-22％的Cr3C2粉，镍基合金表层中的微观组织主要由颗粒相(A)、深灰色的长条状相(B)、块状相(C)和灰色的基体(D)组成。根据能谱分析结果以及X射线衍射分析结果，颗粒相(A)可以被确定为为Cr23C6，深灰色的长条状相(B)可以确认为为Cr7C3，块状相(C)可确认为Cr23C6，灰色基体(D)为γ-Ni基体。Cr3C2的熔点为2083K，激光增材制造过程中熔池温度约为2300K，所以Cr3C2在激光增材制造过程中会先发生分解。式(1)表示Cr3C2的分解反应。
Cr3C2→3Cr+2C (1)
随着熔池温度的降低，碳化物开始析出。在镍基合金表层中可能出现的碳化物为Cr23C6，Cr7C3和Cr3C2。在激光增材制造的过程中可能会发生以下反应来生成碳化物。
3Cr+2C＝Cr3C2 (2)
7Cr+3C＝Cr7C3 (3)
23Cr+6C＝Cr23C6 (4)
根据相的热力学过程，可以计算上述反应的温度函数的吉布斯自由能的变化。这些反应的值在计算的温度范围内是负的，表明这些反应是可以在界面上自发地进行。在298K-2300K温度范围内，与其他化学反应相比，式(4)反应具有最低的吉布斯自由能，也就是说Cr23C6在激光熔覆过程中最容易产生。随着反应进行，Cr/C值下降。当Cr/C的值达到5时，Cr7C3在快速凝固过程中会形成。在X射线衍射分析结果中未发现Cr3C2的存在，是因为加入的Cr3C2全部分解，而C与Cr生成Cr3C2的吉布斯自由能相比于Cr23C6和Cr7C3较高，在激光增材制造的快速冷却过程中，较难生成。最后，在镍基合金表层的γ相基体上，原位生成了大量高硬度的Cr23C6和Cr7C3，高硬度Cr23C6和Cr7C3的大量析出，强化了镍基合金表层，使镍基合金表层具有高硬度和优异的耐磨耐蚀性。最后精加工至规定尺寸和精度，可以获得表面耐磨和耐蚀性好的活塞杆。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1)本发明采用激光增材制造活塞杆，效率高，活塞杆不变形，活塞杆表面加工量小；
2)本发明活塞杆表面硬度≥900HV，活塞杆表面耐盐雾腐蚀≥2300h。
3)本发明活塞杆耐磨性好，使用寿命比普通碳钢活塞杆提高500～550％，比普通合金钢活塞杆提高350～450％，推广应用具有良好的经济和社会效益。
附图说明
图1表面增材制造的活塞杆结构示意图；
1-活塞杆本体，2-耐蚀镍基合金涂层，3-耐磨耐蚀原位碳化物强化镍基合金表层。
图2耐磨耐蚀原位碳化物强化镍基合金表层显微组织图片；
A颗粒相、B深灰色的长条状相、C块状相、D灰色的基体。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步陈述，但本发明并不限于以下实施例。激光增材制造活塞杆结构示意图如图1，耐磨耐蚀原位碳化物强化镍基合金表层显微组织图片见图2。
实施例1：
激光增材制造活塞杆耐磨耐蚀表层方法，可以通过以下具体工艺步骤来实现：
①先在Q345碳钢活塞杆母材1表面除油、除锈，用砂纸打磨，得到平整光洁的表面；采用同步送粉激光增材制造的方式，将质量分数0.35％C,9.57％Cr,2.25％B,3.26％Si,4.37％Fe,2.04％Ce,Ni余量的镍基合金粉干燥后，作为激光增材制造原材料粉，镍基合金粉粒度30-50μm，在氩气保护下，调节激光增材制造工艺参数为：激光功率900W、扫描速度3mm/s、光斑直径送粉率10g/min、氩气流量12L/min，激光增材制造原材料粉在激光能量照射下获得耐蚀镍基合金涂层2，耐蚀镍基合金涂层2厚度为0.55-0.64mm；
②继续在步骤①的耐蚀镍基合金涂层2上，激光增材制造耐磨耐蚀原位碳化物强化镍基合金表层3；采用同步送粉激光增材制造的方式，将合金粉按照质量分数18％的Cr3C2粉、6.0％的Ce2O3粉和76％的高硼镍基合金粉比例配比后，进行充分混合并干燥后作为激光增材制造合金粉材料，高硼镍基合金粉的化学组成及质量分数为0.77％C,15.95％Cr,4.30％Si,2.96％Fe,2.55％W,3.91％B,Ni余量；高硼镍基合金粉粒度45-65μm，Cr3C2粉粒度20-35μm，Ce2O3粉粒度20-35μm；在氩气保护下，调节激光增材制造工艺参数为：激光功率2000W、扫描速度8mm/s、光斑直径送粉率15g/min、氩气流量18L/min，激光增材制造合金粉材料在激光能量照射下原位反应生成碳化物增强相，获得耐磨耐蚀原位碳化物强化镍基合金表层3，其厚度为3.32～3.44mm；最后精加工至规定尺寸和精度，可以获得表面耐磨和耐蚀性好的活塞杆，其力学性能和耐蚀性能见表1。
实施例2：
激光增材制造活塞杆耐磨耐蚀表层方法，可以通过以下具体工艺步骤来实现：
①先在40Cr合金钢活塞杆母材1表面除油、除锈，用砂纸打磨，得到平整光洁的表面；采用同步送粉激光增材制造的方式，将质量分数0.26％C,8.51％Cr,1.99％B,3.43％Si,4.04％Fe,2.59％Ce,Ni余量的镍基合金粉干燥后，作为激光增材制造原材料粉，镍基合金粉粒度30-50μm，在氩气保护下，调节激光增材制造工艺参数为：激光功率1500W、扫描速度8mm/s、光斑直径送粉率15g/min、氩气流量18L/min，激光增材制造原材料粉在激光能量照射下获得耐蚀镍基合金涂层2，耐蚀镍基合金涂层2厚度为0.96～1.03mm；
②继续在步骤①的耐蚀镍基合金涂层2上，激光增材制造耐磨耐蚀原位碳化物强化镍基合金表层3；采用同步送粉激光增材制造的方式，将合金粉按照质量分数22％的Cr3C2粉、5.0％的Ce2O3粉和73％的高硼镍基合金粉比例配比后，进行充分混合并干燥后作为激光增材制造合金粉材料，高硼镍基合金粉的化学组成及质量分数为0.86％C,15.62％Cr,4.14％Si,3.07％Fe,2.73％W,3.68％B,Ni余量；高硼镍基合金粉粒度45-65μm，Cr3C2粉粒度20-35μm，Ce2O3粉粒度20-35μm；在氩气保护下，调节激光增材制造工艺参数为：激光功率1800W、扫描速度3mm/s、光斑直径送粉率10g/min、氩气流量12L/min，激光增材制造合金粉材料在激光能量照射下原位反应生成碳化物增强相，获得耐磨耐蚀原位碳化物强化镍基合金表层3，其厚度为2.93-3.07mm；最后精加工至规定尺寸和精度，可以获得表面耐磨和耐蚀性好的活塞杆，其力学性能和耐蚀性能见表1。
实施例3：
激光增材制造活塞杆耐磨耐蚀表层方法，可以通过以下具体工艺步骤来实现：
①先在35CrMo合金钢活塞杆母材1表面除油、除锈，用砂纸打磨，得到平整光洁的表面；采用同步送粉激光增材制造的方式，将质量分数0.29％C,8.94％Cr,2.08％B,3.35％Si,4.18％Fe,2.34％Ce,Ni余量的镍基合金粉干燥后，作为激光增材制造原材料粉，镍基合金粉粒度30-50μm，在氩气保护下，调节激光增材制造工艺参数为：激光功率1200W、扫描速度6mm/s、光斑直径 送粉率12g/min、氩气流量16L/min，激光增材制造原材料粉在激光能量照射下获得耐蚀镍基合金涂层2，耐蚀镍基合金涂层2厚度为0.77～0.90mm；
②继续在步骤①的耐蚀镍基合金涂层2上，激光增材制造耐磨耐蚀原位碳化物强化镍基合金表层3；采用同步送粉激光增材制造的方式，将合金粉按照质量分数20％的Cr3C2粉、5.5％的Ce2O3粉和74.5％的高硼镍基合金粉比例配比后，进行充分混合并干燥后作为激光增材制造合金粉材料，高硼镍基合金粉的化学组成及质量分数为0.82％C,15.70％Cr,4.25％Si,3.92％Fe,2.64％W,3.83％B,Ni余量；高硼镍基合金粉粒度45-65μm，Cr3C2粉粒度20-35μm，Ce2O3粉粒度20-35μm；在氩气保护下，调节激光增材制造工艺参数为：激光功率1900W、扫描速度6mm/s、光斑直径送粉率13g/min、氩气流量15L/min，激光增材制造合金粉材料在激光能量照射下原位反应生成碳化物增强相，获得耐磨耐蚀原位碳化物强化镍基合金表层3，其厚度为3.12-3.21mm；最后精加工至规定尺寸和精度，可以获得表面耐磨和耐蚀性好的活塞杆，其力学性能和耐蚀性能见表1。
盐雾试验是一种主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品或金属材料耐腐蚀性能的环境试验。它分为二大类，一类为天然环境暴露试验，另一类为人工加速模拟盐雾环境试验。对于激光增材制造耐磨耐蚀原位碳化物强化镍基合金表层的耐盐雾腐蚀，根据GB/T 10125-1997人造气氛腐蚀试验-盐雾试验国家标准进行测试。
表1活塞杆表面硬度和耐蚀性能
性能 表面硬度/HV 表面硬度差/HV 耐盐雾腐蚀/h
实施例1 927 6.4 2365
实施例2 913 7.1 2429
实施例3 922 5.8 2392
本发明采用激光增材制造活塞杆，效率高，活塞杆不变形，活塞杆表面加工量小。本发明活塞杆表面硬度高，≥900HV，硬度差小，≤8.0HV，硬度均匀性好，活塞杆表面耐盐雾腐蚀≥2300h。本发明活塞杆耐磨耐蚀性好，使用寿命比普通碳钢活塞杆提高500～550％，比普通合金钢活塞杆提高350～450％，推广应用具有良好的经济和社会效益。

Claims (2)

1.一种激光增材制造活塞杆耐磨耐蚀表层方法，其特征在于，包括以下步骤：
①先在碳钢或合金钢活塞杆母材表面除油、除锈，用砂纸打磨，得到平整光洁的表面；采用同步送粉激光增材制造的方式，将质量分数0.26-0.35％C,8.51-9.57％Cr,1.99-2.25％B,3.26-3.43％Si,<5.00％Fe,2.04-2.59％Ce,Ni余量的镍基合金粉干燥后，作为激光增材制造原材料粉，镍基合金粉粒度30-50μm，在氩气保护下，调节激光增材制造工艺参数为：激光功率900-1500W、扫描速度3-8mm/s、光斑直径送粉率10-15g/min、氩气流量12-18L/min，激光增材制造原材料粉在激光能量照射下在碳钢或合金钢活塞杆母材表面获得耐蚀镍基合金涂层，耐蚀镍基合金涂层厚度为0.55～1.03mm；
②继续在步骤①的耐蚀镍基合金涂层上，激光增材制造耐磨耐蚀原位碳化物强化镍基合金表层；采用同步送粉激光增材制造的方式，将合金粉按照质量分数18-22％的Cr3C2粉、5.0-6.0％的Ce2O3粉和73-76％的高硼镍基合金粉比例配比后，进行充分混合并干燥后作为激光增材制造合金粉材料；高硼镍基合金粉的化学组成及质量分数为0.77-0.86％C,15.62-15.95％Cr,4.14-4.30％Si,<4.50％Fe,2.55-2.73％W,3.68-3.91％B,Ni余量；高硼镍基合金粉粒度45-65μm，Cr3C2粉粒度20-35μm，Ce2O3粉粒度20-35μm；在氩气保护下，调节激光增材制造工艺参数为：激光功率1800-2000W、扫描速度3-8mm/s、光斑直径 送粉率10-15g/min、氩气流量12-18L/min，激光增材制造合金粉材料在激光能量照射下原位反应生成碳化物增强相，获得耐磨耐蚀原位碳化物强化镍基合金表层，其厚度为2.93～3.44mm；最后精加工至规定尺寸和精度。
2.一种活塞杆，其特征在于，包含权利要求1的方法制备得到的激光增材制造活塞杆耐磨耐蚀表层。
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