[发明专利]一种在石油钻具稳定器表面激光熔覆制备WC硬质合金耐磨层的方法

摘要

一种在石油钻具稳定器表面激光熔覆制备WC硬质合金耐磨层的方法，利用高功率激光器，通过激光快速扫描在壳体表面熔覆与基体成冶金结合的良好的韧性打底过渡层，并通过激光熔覆在打底合金表面制备耐磨及抗蚀性能优良的球形WC与Ni-Cr-B-Si混合合金粉末。该方法激光束的功率、位置和形状等能够精确控制，易实现选区甚至微区熔覆，且涂层成分稀释率低，涂层厚度也可准确控制，属于无接触型处理，以及整个过程很容易实现自动控制；另外，激光熔覆工艺对环境无污染、无辐射、低噪声，还具有生产率高、能耗低、熔覆层加工余量小、成品率高以及综合成本低等特点得到广泛的应用。

主权项

一种在石油钻具稳定器表面激光熔覆制备WC硬质合金耐磨层的方法，其特征在于，包括以下过程：壳体表面加工部位进行除油处理；合金粉末的选择和自动送粉装置的调节    选用镍基合金粉末作为打底层；选用球形WC与Ni‑Cr‑B‑Si自熔合金混合合金粉末与作为工作层；WC重量百分数≥60%；调节送粉装置，使自动送粉头出来的合金粉末落在激光熔池内；调节送粉量，使合金粉末涂层的单层厚度达到0.5‑1.2mm；（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激光模式，然后利用高功率CO2激光器熔覆打底合金；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%；高功率激光器熔覆球形WC与Ni‑Cr‑B‑Si混合合金粉末采取以下两种加工方式中的一种或两种：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%；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%；熔覆后探伤检验：要求加工部位无肉眼可见裂纹、气孔，表面平整。