CN113652686A - 一种镍铝青铜表面激光熔覆镍基碳化钨工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镍铝青铜表面激光熔覆镍基碳化钨工艺，包括以下步骤：①镍铝青铜表面进行清洁处理：去除毛刺和油污；②通过激光熔覆设备设定工艺参数，对镍铝青铜板进行激光熔覆；③激光熔覆完成后，等镍铝青铜板自然冷却后，进行着色探伤，检查是否存在气孔及裂纹等现象，再进行机加工，所采用的镍基碳化钨为Ni50+60%WC，最终熔覆层硬度HRC45‑52，厚度1.8‑2.5mm，无气孔、无夹渣、无微观裂纹、无剥落等缺陷，实现了镍铝青铜表面熔覆碳化钨，增强了镍铝青铜的耐腐蚀、耐磨特性，增加了其在船舶等接触海水关键部件的使用寿命，具有广泛的应用效益。
Description
技术领域
本发明船舶部件制造领域，具体涉及一种镍铝青铜表面激光熔覆镍基碳化钨工艺，适用于船用镍铝青铜表面的强化处理。
背景技术
镍铝青铜具有优异的耐应力腐蚀开裂、耐腐蚀疲劳、耐空泡腐蚀、耐冲蚀及抗海生物污染等性能。在海洋环境中，空蚀与腐蚀会协同作用，进一步对船用部件的破坏，造成船舶部件的损坏和事故等。因此镍铝青铜在船舶部件制造方面得到了广泛的应用，比如船用螺旋桨等。但是由于镍铝青铜存在两个主要缺点：耐磨性能较差；在污染海水中耐腐蚀性能下降，对选相腐蚀比较敏感，因此需要对其表面强化一种耐腐蚀、耐磨的涂层。
随着表面改性技术的发展，激光熔覆技术逐渐得到广泛的应用，激光熔覆通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层，中国专利：用于阀板激光熔覆镍基碳化钨涂层的制备工艺，专利授权公告号：CN 108441857 B，专利授权公告日：2019.11.08，该发明工艺能够有效避免镍基碳化物涂层的开裂和阀板的变形的问题，但是不可应用于镍铝青铜表面的大面积熔覆镍基碳化钨涂层，需要进行预热、保温工序，同时在实际进行铜合金表面激光熔覆工艺的时候容易导致气孔、夹渣、裂纹、剥落等缺陷，导致激光熔覆后的寿命减短，因此需要设计一种镍铝青铜表面激光熔覆镍基碳化钨工艺来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的技术问题，提供一种镍铝青铜表面激光熔覆镍基碳化钨工艺，具体技术方案如下：
本发明提供一种镍铝青铜表面激光熔覆镍基碳化钨工艺，其特征在于，包括以下步骤：
① 镍铝青铜表面进行清洁处理：去除毛刺和油污；
② 通过激光熔覆设备设定工艺参数，对镍铝青铜板进行激光熔覆；
③ 激光熔覆完成后，等镍铝青铜板自然冷却后，进行着色探伤，检查是否存在气孔及裂纹等现象，再进行机加工。
本发明的进一步改进在于：步骤②所述的激光熔覆，采用4kW半导体激光器作为光源。
本发明的进一步改进在于：工艺参数为激光焦点光斑大小为：φ1.5-2.0mm，熔覆头送粉嘴为三路同轴送粉嘴。
本发明的进一步改进在于：三路同轴送粉嘴的工作距离为15-17mm，输出功率1300-1600W，运动速度为25-30mm/s，搭接量为1.2-1.5mm，送粉量为：25-35g/min。
本发明的进一步改进在于：采用的保护气为氩气，氩气流量：10-15L/min。
本发明的进一步改进在于：所采用的镍基碳化钨为Ni50+60%WC，最终熔覆层硬度HRC45-52，厚度1.8-2.5mm。
本发明的进一步改进在于：产品的检测要求为无气孔、无夹渣、无微观裂纹、无剥落等缺陷。
本发明的有益效果是：
本发明解决了不预热不保温条件下铜合金表面激光熔覆碳化钨材料容易产生裂纹及气孔、剥落等问题，实现了镍铝青铜表面熔覆碳化钨，增强了镍铝青铜的耐腐蚀、耐磨特性，增加了其在船舶等接触海水关键部件的使用寿命，免去了熔覆前预热和熔覆后保温的工序，具有广泛的应用效益。
附图说明
图1为本发明工艺完成熔覆后的实物图（长宽240mm*100mm）。
图2为本发明工艺完成熔覆后熔覆层金相组织图（放大100倍）。
图3为本发明工艺完成熔覆后熔覆层与母材结合层金相组织图（放大100倍）。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本实施例提供以激光熔覆修复船用镍铝青铜板为例，说明一种镍铝青铜表面激光熔覆镍基碳化钨工艺的具体实施方式，具体要求：无气孔、无裂纹、硬度＞48HRC、熔覆层厚度＞2.4mm，其步骤为：
① 镍铝青铜表面进行清洁处理：去除毛刺和油污；
② 通过激光熔覆设备设定工艺参数，对镍铝青铜板进行激光熔覆；
③ 激光熔覆完成后，等镍铝青铜板自然冷却后，进行着色探伤，检查是否存在气孔及裂纹等现象，再进行机加工。
步骤②所述的激光熔覆，采用4kW半导体激光器作为光源，三路同轴送粉，工艺参数为：激光焦点光斑大小为：φ1.8mm，熔覆头送粉嘴为三路同轴送粉嘴，工作距离为17mm，输出功率1450W，运动速度为25mm/s，搭接量为1.3mm，送粉量为：32g/min，采用的保护气为：氩气，氩气流量：13L/min；
所采用的镍基碳化钨为Ni50+60%WC，最终熔覆层硬度HRC50-52，厚度2.5mm，无气孔、无夹渣、无微观裂纹、无剥落等缺陷。
本发明的有益效果是：
本发明解决了不预热不保温条件下铜合金表面激光熔覆碳化钨材料容易产生裂纹及气孔、剥落等问题，实现了镍铝青铜表面熔覆碳化钨，增强了镍铝青铜的耐腐蚀、耐磨特性，增加了其在船舶等接触海水关键部件的使用寿命，可以应用于镍铝青铜表面的大面积熔覆镍基碳化钨涂层，免去了熔覆前预热和熔覆后保温的工序，同时克服了铜合金表面激光熔覆容易导致气孔、夹渣、裂纹、剥落等缺陷，增加了船用镍铝青铜部件的寿命，免去了熔覆前预热和熔覆后保温的工序，具有高的社会效益。
以上仅为本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。
Claims (7)
1.一种镍铝青铜表面激光熔覆镍基碳化钨工艺，其特征在于，包括以下步骤：
镍铝青铜表面进行清洁处理：去除毛刺和油污；
通过激光熔覆设备设定工艺参数，对镍铝青铜板进行激光熔覆；
激光熔覆完成后，等镍铝青铜板自然冷却后，进行着色探伤，检查是否存在气孔及裂纹等现象，再进行机加工。
2.根据权利要求1所述的一种镍铝青铜表面激光熔覆镍基碳化钨工艺，其特征在于：步骤②所述的激光熔覆，采用4kW半导体激光器作为光源。
3.根据权利要求2所述的一种镍铝青铜表面激光熔覆镍基碳化钨工艺，其特征在于：工艺参数为激光焦点光斑大小为：φ1.5-2.0mm，熔覆头送粉嘴为三路同轴送粉嘴。
4.根据权利要求3所述的一种镍铝青铜表面激光熔覆镍基碳化钨工艺，其特征在于：三路同轴送粉嘴的工作距离为15-17mm，输出功率1300-1600W，运动速度为25-30mm/s，搭接量为1.2-1.5mm，送粉量为：25-35g/min。
5.根据权利要求4所述的一种镍铝青铜表面激光熔覆镍基碳化钨工艺，其特征在于：采用的保护气为氩气，氩气流量：10-15L/min。
6.根据权利要求1所述的一种镍铝青铜表面激光熔覆镍基碳化钨工艺，其特征在于：所采用的镍基碳化钨为Ni50+60%WC，最终熔覆层硬度HRC45-52，厚度1.8-2.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种镍铝青铜表面激光熔覆镍基碳化钨工艺，其特征在于：产品的检测要求为无气孔、无夹渣、无微观裂纹、无剥落等缺陷。
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