[发明专利]一种自润滑耐磨柱塞表面及制备方法有效

专利信息
申请号: 201510283647.4 申请日: 2015-05-29
公开(公告)号: CN104862697B 公开(公告)日: 2017-06-30
发明(设计)人: 张军 申请(专利权)人: 山东鑫茂奥奈特复合固体润滑工程技术有限公司
主分类号: C23C24/10 分类号: C23C24/10;C22C38/58;C22C38/54;B22F1/00
代理公司: 西安吉盛专利代理有限责任公司61108 代理人: 邱志贤
地址: 250119 山东省济南市天桥*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 一种 润滑 耐磨 柱塞 表面 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种柱塞式柱塞表面,特别是一种自润滑耐磨柱塞表面及制备方法。

背景技术

柱塞是柱塞泵的关键零件之一。油田注水泵所采用的水源大多为采出后未经过处理的污水,其中含有原油、固体悬浮颗粒、无机盐离子、细菌等,另外所注水的PH值较高。在柱塞泵运转过程中,柱塞始终与液体接触,并与盘根摩擦。由于柱塞泵工作在液流的交变压力、液流冲刷、摩擦温升、机械交变应力等共同作用的恶劣工况下,柱塞表面以拉伤、腐蚀和剥离等形式发生磨损而失效,导致漏失严重、泵效低和检修频繁。目前柱塞泵柱塞表面为电镀铬覆层。电镀铬工艺对环境污染严重;电镀铬在油田注水泵所处的恶劣环境中易造成鼓泡、龟裂、脱落等现象。造成柱塞表面磨损的机理主要为磨粒磨损、疲劳磨损和电化学腐蚀磨损。在柱塞泵柱塞表面制备出良好的耐腐蚀性能、抗磨粒磨损性能和抗疲劳磨损性能的表层,同时与盘根之间具有较低的摩擦系数才能实现延长柱塞式注水泵寿命、降低注水泵能耗,减少停机检修次数。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明的目的是:提供一种自润滑耐磨柱塞表面及制备方法。这种柱塞表面具有高硬度抗磨损性能、良好的抗腐蚀性能、自润滑性能以及制造工艺对环境无污染的特性。

本发明的技术方案是:一种自润滑耐磨柱塞表面,其特征在于:将合金粉末熔覆在柱塞表面形成一层合金覆层;所述的合金覆层厚度0.3mm~2.5mm,硬度为45HRC~65HRC,表面粗糙度Ra 0.1~0.6µm。

所述的合金粉末是由以下质量百分比化学元素组成:碳0.2%~7.5%、铬13%~18%、镍2%~14%、锰1%~2%、钼1%~5%、硼1.5%~2.5%、硅0.5%~1.5%、稀土氧化物2%~5%、碳化钨5%~45%,其余为铁。

所述的一种自润滑耐磨柱塞表面的制备方法是:先喷砂;喷砂后将合金粉末通过激光熔覆工艺熔覆在柱塞基材表面;再通过车削进行粗加工,然后通过超声波压光工艺对柱塞基材表面进行精加工,最后在柱塞基材表面得到一层厚度为0.3mm~2.5mm,硬度为45HRC~65HRC,表面粗糙度Ra 0.1~0.6µm的合金覆层。

所述的碳元素是通过石墨粉和金属包覆石墨粉的形式添加于合金粉末中。

所述的金属包覆石墨粉是镍包石墨粉。

所述的合金粉末的原料组成是:质量百分比为石墨粉2%、铬粉15%、镍粉6%、锰粉1.2%、钼粉2.5%、硼粉1.8%、硅粉1%、稀土氧化物粉4%、碳化钨粉15%,镍包石墨粉8%,其余为铁粉。

所述将合金粉末通过激光熔覆工艺熔覆在柱塞基材表面时的合金层激光熔覆厚度为0.5mm~3mm;车削进行粗加工后覆层厚度为0.3mm~2.5mm,表面粗糙度Ra 0.8~3.2µm。

本发明的有益效果是柱塞表面具有良好的抗腐蚀性能,自润滑性能和耐磨损性能。采用激光熔覆制备的合金覆层与基体以冶金方式结合,具有良好的结合强度。熔覆用合金粉末中添加稀土氧化物以细化晶粒,提高了基体强度和韧性,碳化钨提高抗磨粒磨损性能,游离石墨的存在使得柱塞表面具有自润滑性能同时提高抗黏着磨损性能。金属包覆石墨粉可以使石墨与其它粉末混合均匀,在激光熔覆时,也不容易烧损。超声波表面压光工艺替代磨工艺,可以经济的获得较低的表面粗糙度,同时在表面产生压应力提高了抗疲劳磨损性能。用此方法制备的柱塞能显著提高其使用寿命。

具体实施方式

实施例1

一种自润滑耐磨柱塞表面是将合金粉末熔覆在柱塞表面形成一层合金覆层;所述的合金覆层厚度0.3mm~2.5mm,硬度为45HRC~65HRC,表面粗糙度Ra 0.1~0.6µm。

实施例2

在实施例1的基础上,所述的合金粉末是由以下质量百分比化学元素组成:碳0.2%、铬13%、镍2%、锰1%、钼1%、硼1.5%、硅0.5%、稀土氧化物2%、碳化钨5%,其余为铁。

实施例3

在实施例1的基础上,所述的合金粉末是由以下质量百分比化学元素组成:碳5%、铬15%、镍8%、锰1.5%、钼3%、硼2%、硅1%、稀土氧化物3%、碳化钨30%,其余为铁。

实施例4

在实施例1的基础上,所述的合金粉末是由以下质量百分比化学元素组成:碳7.5%、铬18%、镍14%、锰2%、钼5%、硼2.5%、硅1.5%、稀土氧化物5%、碳化钨45%,其余为铁。

实施例5

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