[发明专利]在石油钻杆表面制备WC硬质合金耐磨带的方法

摘要

在石油钻杆表面制备WC硬质合金耐磨带的方法，其特点是有以下步骤：(1)石油钻杆表面预处理；(2)合金粉末的选择和自动送粉装置的调节；(3)高功率激光器熔覆打底合金涂层；(4)高功率激光器熔覆球形WC与Ni-Cr-B-Si混合合金粉末；(5)熔覆后探伤检验。本发明采用梯度涂层方式在石油钻杆表面制备WC硬质合金耐磨带，选用韧性好强度高且与基体冶金相容性良好的镍基合金粉末作为打底层，选用耐磨性高的WC硬质合金粉末作为工作层，在满足工作层特性的情况下，保证了工作层与基材良好的结合强度，且能在使用中抑制裂纹向基体扩展。

主权项

一种在石油钻杆表面制备WC硬质合金耐磨带的方法，其特征在于有以下步骤：(1)石油钻杆表面预处理在室温下采用无水乙醇对石油钻杆加工部位进行除油处理；(2)合金粉末的选择和自动送粉装置的调节选用韧性好强度高且与基体冶金相容性良好的镍基合金粉末作为打底层，其化学成份按重量百分含量为：C：0.02～0.04％、Cr：21～22％、Fe：1.2～1.6％、Mo：8～10％、Si：0.2～0.6％、Nb：3.5～4％、余量为Ni；选用耐磨性高，抗高温的球形WC与Ni‑Cr‑B‑Si自熔合金混合合金粉末作为工作层，其中WC重量百分数≥60％，混合合金粉末的化学成份按重量百分含量为：C：0.3～0.35％、Cr：2～4％、Fe：2～4％、Si：3.5～4％、B、1.2～1.8％、余量为Ni；调节送粉装置，使自动送粉头出来的合金粉末正好落在激光熔池内，调节送粉量，使合金粉末涂层的厚度达到0.8‑1.0mm；(3)高功率激光器熔覆打底合金涂层选用高功率CO2激光器，以数控机床为工作台，用有机玻璃烧斑法选取最佳的激光模式，然后利用高功率CO2激光成套设备熔覆打底合金，具体工艺参数如下：聚焦镜f＝300～400，熔覆功率P＝3000～5000W，光斑直径D＝2‑‑3mm，熔覆扫描速度V＝600～1200mm/min，搭接率40～60％；(4)高功率激光器熔覆球形WC与Ni‑Cr‑B‑Si混合合金粉末可采取两种加工方式：1)窄带熔覆加工采取送粉方式喂入合金粉末，在镍基合金表面熔覆球形WC与Ni‑Cr‑B‑Si混合合金粉末，具体工艺参数如下：熔覆功率P＝1500～2500W，光斑直径D＝1.2～3mm，熔覆扫描速度V＝150～250m/min，搭接率40～60％；或2)宽带熔覆加工采取送粉方式喂入合金粉末，在镍基合金表面熔覆球形WC与Ni‑Cr‑B‑Si混合合金粉末，具体工艺参数如下：熔覆功率P＝5000～7000W，光斑大小长X宽＝10X1mm，熔覆扫描速度V＝300～500m/min，搭接率40～60％；(5)熔覆后探伤检验要求加工部位无肉眼可见裂纹、气孔缺陷，表面平整。