[发明专利]一种用电火花沉积结合等离子熔覆增强金属水轮机转轮叶片表面的方法

摘要

本发明涉及用电火花沉积结合等离子熔覆增强金属水轮机转轮叶片表面的方法，可有效解决水轮机转轮叶片的表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和耐冲击性等性能，延长金属水轮机转轮的使用寿命的问题，方法是，用非氧化性的等离子束流在把合金粉末熔覆在水轮机转轮叶片表面上，形成合金涂层，然后在等离子熔覆涂层的基础上再用电火花沉积WC陶瓷硬质合金，来形成电火花沉积结合等离子熔覆的复合涂层，本发明简单实用，形成的电火花沉积结合等离子熔覆复合涂层与基体结合牢固，涂层厚度大，叶片硬度高、致密性好、耐磨性能好，使用寿命长；复合涂层即发挥了铁镍合金粉末价格低廉、抗磨抗蚀性能好，硬度强度高、耐磨性优异。

主权项

一种用电火花沉积结合等离子熔覆增强金属水轮机转轮叶片表面的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、配制铁镍合金粉末，该合金粉末是由重量百分比计的：Ni 30.5～32%、Cr 26～30%、C 1～2%、Mo 3～4.5%、B 1～1.8%、Si 3.5～5%、W 5.5～8%、余量为Fe 的粉末，混合在一起组成；（2）、采用等离子熔覆耐磨设备对水轮机转轮表面进行铁镍合金粉末层熔覆，熔覆输入电源电压：380V±10%，额定输入容量：30KVA，输出电压：75V，工作电压：10～30V ，输出电流：300～600A，扫描速度：200～500mm/min，送粉器气流：0.65～0.75m³/h，离子气体流量：0.65～0.75m³/h，保护气体流量：0.65～0.75m³/h；（3）、开启等离子熔覆耐磨设备的工作台运行，使等离子炬移到水轮机转轮叶片熔覆部位上方，开启等离子炬保护气体氩气和电源起弧，进入等离子束熔覆过程，以步骤（2）中给出的工艺参数，按等离子熔覆耐磨设备的常规操作方法，在直流等离子束流的高温10000‑16000℃下，将步骤（1）中配置好的铁镍合金粉末同步送入等离子炬的等离子束流中，水轮机转轮叶片表面快速依次形成与束流直径尺寸相近的熔池，粉末经快速加热，呈熔化或半熔化状态与熔池金属发生混合扩散反应，随着等离子束流的移动，合金熔池迅速凝固，形成与水轮机转轮叶片基体呈冶金结合的等离子熔覆合金涂层；（4）、熔覆合金涂层后，关闭等离子炬电源和气源，对叶片表面熔覆后的等离子熔覆合金涂层进行磨削或抛光，再采用DZS‑4000型电火花沉积设备，将电极材料WC或TiC硬质合金电极棒，作为工作阳电极，氩气中使之与被沉积的水轮机转轮作阴极之间产生火花放电，直接利用火花放电的能量，在10^‑5～10^‑6 s内电极与水轮机转轮叶片接触的部位达到10000～24500℃，将电极材料转移至已经被等离子熔覆处理过的水轮机叶片的工作表面，形成与等离子熔覆涂层冶金结合的电火花沉积层，电极采用自身旋转方式，电极的夹持方式为机械方式，输出功率为2000～4000W，输出电压为100～180V，放电频率为1000～2000HZ，沉积速率为0.5～3min/cm²，保护气体氩气流量设定在7～10L/min，电极的伸长度为2～3mm；（5）、水轮机转轮叶片经电火花沉积结合等离子熔覆后涂层厚度为1‑11mm，涂层与叶片基体形成一个整体，牢固不可脱落。