[发明专利]一种提高船舶螺旋桨耐空蚀性能的方法

说明书

本发明公开了一种提高船舶螺旋桨耐空蚀性能的方法，船舶螺旋桨的材料为高猛铝青铜，包括如下步骤：（1）表面预处理：准备一块铸态高锰铝青铜板，进行裁切、打磨、喷砂处理；（2）表面激光重熔：调整激光器的激光功率大小、扫描速度、保护气体流量参数，激光对表面预处理后的铸态高锰铝青铜板表面进行扫描，得到表面重熔改性层。本发明提供的一种提高船舶螺旋桨耐空蚀性能的方法，与传统堆焊及涂层工艺相比，激光重熔处理无需额外添加材料，利用激光使金属表面熔化后快速冷却结晶，使晶粒细化且重熔层与基体之间达到冶金结合，且不会引起内部组织和性能的改变；并且在应用于曲面螺旋桨叶片时操作灵活，可高效率地实现大面积改性处理。

技术领域

本发明涉及一种提高船舶螺旋桨耐空蚀性能的方法，属于防腐技术领域。

背景技术

船舶是重要的海上交通工具，螺旋桨是保证船舶安全航行的重要推进装置，其在海水中长期浸泡及高速旋转，面临腐蚀和空泡腐蚀问题。空泡腐蚀（简称空蚀）是由于液体内部的压力起伏导致的气泡形核、生长以及溃灭的空化过程对材料造成的损伤。气泡溃灭时会以冲击波或者微射流的形式冲击材料表面，造成变形及失重。因此，要求螺旋桨材料具有优异的耐海水腐蚀和空蚀性能。

高锰铝青铜是制备船用螺旋桨的主要选材之一。目前螺旋桨制造主要靠砂型铸造，铸态高锰铝青铜组织存在晶粒粗大、组织复杂、成分偏析等缺陷，这些降低了铸件的力学性能、耐腐蚀和耐空蚀性能等，继而缩短螺旋桨的服役寿命。针对这一问题，目前主要的措施有采用堆焊进行受损螺旋桨表面的修复、搅拌摩擦加工局部强化铸态螺旋桨或采用涂层工艺在螺旋桨表面制备耐磨耐蚀涂层等。然而堆焊需要额外的焊接材料，且会在焊接过程中造成大量残余应力、引入力学性能比较薄弱的热影响区等焊接缺陷，螺旋桨的曲面形状使得搅拌摩擦加工不易大面积实施，涂层工艺存在孔隙以及与材料基体结合力较差的问题。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种提高船舶螺旋桨耐空蚀性能的方法，避免了传统堆焊焊接缺陷、大残余应力及涂层工艺的涂层易剥落的缺点，同时显著提高铸态高锰铝青铜表面硬度、耐空蚀性能，延长了螺旋桨使用寿命。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种提高船舶螺旋桨耐空蚀性能的方法，船舶螺旋桨的材料为高猛铝青铜，包括如下步骤：

（1）表面预处理：准备一块铸态高锰铝青铜板，进行裁切、打磨、喷砂处理；

（2）表面激光重熔：调整激光器的激光功率大小、扫描速度、保护气体流量参数，激光对表面预处理后的铸态高锰铝青铜板表面进行扫描，得到表面重熔改性层。

进一步地，所述高锰铝青铜的化学成分为7.28 wt.% Al，2.10 wt.% Ni，3.62wt.% Fe，12.35 wt.% Mn，余量为Cu。

进一步地，所述步骤（1）中，铸态高锰铝青铜板的裁切尺寸为200 mm × 20 mm ×6 mm。

进一步地，所述步骤（1）中，将喷砂处理后的铸态高锰铝青铜板用酒精超声清洗、吹干，然后放入烘箱中预热至200℃。

进一步地，所述步骤（2）中激光器的激光扫描功率2.5-5 kW，扫描速度为60-240mm/min，保护气体为氩气，氩气速率流动为12 mL/min。

进一步地，所述表面激光重熔为单道次处理，激光焊道之间额搭接率为50%。

有益效果：本发明所提供的一种提高船舶螺旋桨耐空蚀性能的方法，采用激光表面重熔技术对铸态高锰铝青铜表面组织进行细化和均匀化，从而提高其耐空蚀性能。与传统堆焊及涂层工艺相比，激光重熔处理无需额外添加材料，利用激光使金属表面熔化后快速冷却结晶，使晶粒细化且重熔层与基体之间达到冶金结合，且不会引起内部组织和性能的改变。并且激光重熔在应用于曲面螺旋桨叶片时操作灵活，可高效率地实现大面积改性处理。