[发明专利]一种提高船用螺旋桨叶片耐空泡腐蚀性能的方法

说明书

本发明涉及一种提高船用螺旋桨叶片耐空泡腐蚀性能的方法，包括下列步骤：对螺旋桨叶片表面进行预处理；配置黑化用电解液，其成分配比为100～300g/L NaOH，2～15g/L H₈MoN₂O₄和40～80g/L K₂Cr₂O₇；将预处理后的螺旋桨叶片置于预先配置好的电解液中进行黑化处理；用激光器在叶片表面进行多道次的扫描，得到表面改性层。

技术领域

本发明涉及的是一种船用螺旋桨叶片耐空泡腐蚀性能的表面处理技术，具体地说是利用激光表面淬火技术在镍铝青铜表面制备一层改性层的方法。

背景技术

镍铝青铜(NAB)合金因其具有的良好机械性能和耐蚀性能而广泛应用于舰船螺旋桨等海洋装备中。目前螺旋桨的制造主要靠砂型铸造成型，其铸态组织存在着晶粒粗大、成分偏析等缺陷。同时，铸态组织相组成较为复杂，各相间的成分与结构存在着较大的差异，导致了各相腐蚀电位的不同，从而使得各相之间形成了腐蚀电偶对，造成某些相的优先性腐蚀，亦即选相腐蚀。此外，螺旋桨在高速运转时，流经叶片表面的水由于局部压力的下降而引起其中汽泡的形核与长大，汽泡破灭时产生的冲击力反复打击叶片表面，造成合金发生空泡腐蚀破坏。空泡腐蚀过程中，机械冲击力与腐蚀相互协同作用，使得合金的优先腐蚀相破坏更加严重。这种局部性的破坏为螺旋桨叶片的服役安全埋下了隐患，大大缩短了螺旋桨的使用寿命。

在目前的工业生产中，通常将铸造后的螺旋桨在服役前进行整体退火热处理，达到均匀化组织、提高韧性以及增强抗疲劳性能等目的。但退火处理降低了材料的强度，导致桨叶抵御空泡腐蚀能力的下降。鉴于空泡腐蚀直接作用在工件的表面，工件的耐空蚀性能主要取决于其表面的组织结构。因此，在不改变工件整体力学性能的前提下，可以采用表面处理的方法对桨叶进行表面改性，这样就既能保证螺旋桨的疲劳性能，又能提高其耐空泡腐蚀性能。

激光表面淬火是一种新型的表面改性技术，具有处理效率高、加热迅速、淬火深度可控以及淬后应力小等优点。材料经激光淬火后能够产生表面强化效果，提高其表面硬度，增强耐磨性能，降低空蚀损伤。由于铜合金具有较高的光反射率，所以采用激光对镍铝青铜合金来进行表面淬火改性具有较大的困难。

发明内容

本发明提供一种利用激光表面改性技术来提高船用螺旋桨叶片耐空泡腐蚀性能的方法。该方法改性后形成的表面淬硬层厚度可控，硬度高，耐空蚀性能好，显著提高了螺旋桨叶片的使用寿命。本发明的技术方案如下：

一种提高船用螺旋桨叶片耐空泡腐蚀性能的方法，包括下列步骤：

(1)对螺旋桨叶片表面进行预处理；

(2)配置黑化用电解液，其成分配比为100～300g/L NaOH，2～15g/L H₈MoN₂O₄和40～80g/LK₂Cr₂O₇；

(3)将预处理后的螺旋桨叶片置于预先配置好的电解液中进行黑化处理；

(4)用激光器在叶片表面进行多道次的扫描，得到表面改性层。

优选地，步骤(3)进行黑化处理的方法为：叶片接于电源正极，另取石墨片接电源负极构成回路，所施加的电流密度为3～9A/dm²，氧化时间为5-20min。步骤(4)采用的激光器扫描功率为500～1500W，扫描速率为5mm/s～11mm/s，道次叠加率为43％～86％。所得到的表面改性层为单一的马氏体细晶组织，深度为150～300μm。所述螺旋桨叶片材料为铸态镍铝青铜合金，其成分为：9～12％Al，3～6％Ni，3～6％Fe，1～2％Mn，余量为Cu。