[发明专利]一种用于修复水轮机叶片的高强高耐磨复合钎涂层

说明书

本发明涉及一种用于修复水轮机叶片的高强高耐磨复合钎涂层，由重量百分比为(1～9)：1的低熔点钎料与高熔点硬质合金混合后经涂覆加热制成，所述低熔点钎料为铁基钎料、铜基钎料、镍基钎料中的任意两种或三种的混合物，高熔点硬质合金为碳化物与硼化物的混合物。本发明提供的高强高耐磨复合钎涂层，有机混合铁基、铜基、镍基低熔点钎料与碳化物、硼化物、金刚石高熔点硬化材料，具有高强、高硬、高耐磨、高耐蚀等独特优点，其中耐磨性比基体提高37.2～51.9％，复合钎涂层的耐腐蚀性提高2～3.5个数量级，涂层与基体的结合强度提高0.56～1.18倍，可有效解决水力机械在过流、泥沙环境中的气孔、腐蚀、裂纹、磨损等缺陷。

技术领域

本发明涉及水轮机叶片表面修复涂层技术领域，具体涉及一种用于修复水轮机叶片的高强高耐磨复合钎涂层。

背景技术

水轮机叶片由于长时间受到河流、泥沙的磨损、汽蚀，会产生疲劳裂纹、泥沙腐蚀缺陷，需要定期(一年左右)对其进行现场修补，以提高水轮机工作效率。水轮机叶片的修复常采用堆焊、熔覆、弧焊等方式。但当前在对叶片进行补焊作业时，由于缺乏专业的修复方法，仅依靠传统方法对表面缺陷进行补焊，工作效率低、结合强度低，不符合现代制造业节能减排、绿色环保的实际需求，亟需开发新材料新工艺。

钎涂作为一种重要的材料表面改性技术，通过梯度加热将低熔点钎料与高熔点硬质合金或陶瓷形成复合涂层，该类涂层表面平整、施工精度高、加工程序简单、结合强度高、加热温度低、热应力小等独特优点，钎涂后基体表面耐磨性高、抗腐蚀性和耐高温性强，在水利机械、航空航天、农业机械、石油钻探等领域广泛应用。

已公开中国专利：一种水轮机导叶修复自动堆焊装置(201811650242.X)，提高了焊接效率，解决了人工堆焊修复劳动强度大、堆焊质量难以保证等问题。一种水轮机叶片裂纹修复方法(201510549734.X)，借助X探伤与激光束方法对叶片裂纹进行修复，但工序较为复杂。水轮机叶片在线激光强化装置(201910205181.4)，克服了水轮机叶片传统电弧焊缺陷修复过程中基材热影响区大、结合强度低、厚度不易控制，不环保、操作空间大、修复效率低等问题。但上述叶片修复装置缺乏对修复层轮廓信息及层间温度的监测，修复层厚度也不能准确调控，无法达到实时优化工艺参数的目的。将钎涂技术工艺应用到水轮机叶片修复领域，充分发挥钎焊涂层表面平整、施工精度高、加工程序简单、结合强度高、加热温度低、热应力小等独特优点，采用高强高耐磨复合涂层，有望解决水轮机叶片现有修复技术不足之处。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题及不足，提供一种用于修复水轮机叶片的高强高耐磨复合钎涂层，该涂层具有高强度、高耐磨损、加热温度低、应力小等特点。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种用于修复水轮机叶片的高强高耐磨复合钎涂层，由重量百分比为(1～9)：1的低熔点钎料与高熔点硬质合金混合后经涂覆加热制成，所述低熔点钎料为铁基钎料、铜基钎料、镍基钎料中的任意两种或三种的混合物，高熔点硬质合金为碳化物与硼化物的混合物。

作为本发明一种用于修复水轮机叶片的高强高耐磨复合钎涂层的进一步优化，所述铁基钎料为铁粉、钛铁粉、钼粉、铬粉与碳化铁的混合物，或铁粉、铬粉、硼化钼、硼化铁与碳化铁的混合物，且铁基钎料的熔化温度为1030～1155℃。

作为本发明一种用于修复水轮机叶片的高强高耐磨复合钎涂层的进一步优化，所述铜基钎料为铜、镍、锰、稀土镨或钇混合的粉状钎料，铜基钎料的熔化温度955～1045℃。

作为本发明一种用于修复水轮机叶片的高强高耐磨复合钎涂层的进一步优化，所述镍基钎料为镍、铬、硼、钇混合的粉状钎料，镍基钎料的熔化温度965～1130℃。