修复受损鼓风机叶片的激光熔覆镍基合金粉末及修复方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及机械设备表面再制造技术领域，更具体的设及一种运用激光烙覆技术 提升叶轮叶片表面抗冲刷腐蚀性能的儀基合金烙覆粉末的设计，属于表面工程与再制造技 术领域。
【背景技术】
[0002] 在石油和冶金领域中，大型鼓风机是必备的动力设备之一。风机在服役期间，其主 轴、叶轮、叶片等核屯、零部件易受到Ah〇3、Si〇2等固体颗粒的冲刷及也5、5〇2、0)2、0)等化学 物质的腐蚀，使得零部件表面极易发生磨损，最终导致失效。目前，解决此问题的途径有两 种，其一是在制造新产品时采用2化13、0化17M4化4Nb不诱钢等材料制备叶轮及叶片，并利 用离子渗氮技术进行表面强化处理，但效果有限，不能有效地抵抗工作环境下高强度的冲 刷腐蚀;另一种途径是利用激光烙覆技术对已破损的机械零部件进行表面修复，同时通过 在烙覆粉末中渗杂Ni、Co、W、Mo等金属兀素 W提局广品表面的抗腐蚀性能，该方法能显著提 高产品的使用寿命，同时可W减少材料损耗、降低成本，也符合国家倡导的节能环保、绿色 制造的发展理念。
[0003] 针对叶轮常用材料马氏体不诱钢FV520B，激光烙覆时要求烙覆粉末具有较高的硬 度，目前可适用的烙覆粉末主要有Fe基合金、Co基合金和Μ基合金。其中，Fe基合金粉末与 基体成分相近，可W显著提高烙覆层与基体的界面结合力，但Fe基合金粉末的抗腐蚀性能 较差，难W满足复杂工况的要求;Co基合金粉末相对于铁基合金粉末来说，可W有效的提高 叶轮表面的抗腐蚀性能，但烙覆层的硬度明显降低，且烙覆层表面的平整度不高;Ni基合金 粉末相对于化基和Co基两种合金粉末来说，虽然成本最高，但抗腐蚀性能最好，且烙覆层的 硬度最高。因此，为了提高叶轮抗冲刷腐蚀性能，采用Μ基粉末最为适宜，但Μ基粉末极易 导致烙覆层产生裂纹，若能通过调整合金粉末的成分和比例W及烙覆工艺，可有望抑制烙 覆层裂纹的产生。基于此，如何设计并开发适用于叶轮抗冲刷腐蚀的激光烙覆儀基合金粉 末具有重大的研究意义和使用价值。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对FV520B不诱钢叶轮叶片提供一种抗冲刷腐蚀的激光烙覆儀 基合金粉末配方。该配方WNi元素为主，并利用Fe、Cr、Mo、W、Co等元素改善基材和烙覆层材 料的相容性，使烙覆层具有较强的硬度和强度，并有效的提高烙覆层表面的耐腐蚀性能，为 轴流风机叶轮的激光烙覆修复提供一种可行的烙覆粉末。
[0005] 为达到上述目的，根据本发明的实施例提供的一种用于修复受损鼓风机叶片的激 光烙覆儀基合金粉末，其特征在于，包括下述质量百分比的原料：
[0006] Cr 12.0~18.0% ;Ni 40~47% ;W 1.0~3.0% ;Mo 2.0~4.0% ;Fe 30.0~ 40.0%;C〇 2.0~4.0%。
[0007] 相应地，本发明给出了一种利用激光烙覆儀基合金粉末修复受损鼓风机叶片的方 法，该方法包括下述步骤：
[0008] 1)对FV520B型不诱钢受损鼓风机叶片进行烙覆前常规预处理:去油、去诱并砂纸 打磨至表面粗糖度为Ra = 0.2μπι，最后用丙酬、酒精清洗干净；
[0009] 2)配比激光烙覆儀基合金粉末:将化、化、胖、1〇^6、(：〇按照质量比进行混合；
[0010] 3)采用数控激光烙覆机，W氣气为保护气，采用C〇2激光器为发射激光源，W及锥 形粉束同轴送粉方式，将步骤2)配制的混合粉体对受损鼓风机叶片进行多道搭接激光烙 覆，搭接系数为0.6，烙覆层厚度为1.0mm。
[0011] 进一步，所述步骤2)中，激光烙覆儀基合金粉末按照下述质量百分比原料配制：
[0012] Cr 12.0~18.0% ;Ni 40~47% ;W 1.0~3.0% ;Mo 2.0~4.0% ;Fe 30.0~ 40.0%;C〇 2.0~4.0%。
[0013] 进一步，所述激光烙覆的功率为2.5~3.5KW、光斑直径为3.0~4.0mm、扫描速度为 3.0~5. Omm/s、送粉速度为 8.0~11. Og/min。
[0014] 进一步，在叶片基材上采用儀基合金粉末进行激光烙覆多道搭接，在烙覆层形成 奥氏体主相，其初性为283~298HV，室溫下冲击功Akv为10.6~12.71，600°如^4巾为12.7~ 16.4J;电化学试验腐蚀电位和腐蚀电流分别为-0.0468~0.172V和2.32 X 10-7~2.83 X 10 -7A/cm3;盐雾腐蚀环境下烙覆层出现诱斑的时间为162~17化。
[0015] 进一步，采用所述激光烙覆的方式用儀基合金粉末进行搭接在稿强度冲刷腐蚀叶 片表面应用。
[0016] 本发明的有益效果如下：
[0017]本发明所设计的Ni基合金烙覆粉末Ni元素为主，并添加了化、Fe、Mo、W和Co等元 素。其中添加 Cr和Mo元素可W提高烙覆合金层的强度和硬度;添加适量Co、W元素可W提高 烙覆合金的润湿性及耐磨性;添加 Fe元素，可W增强基材和烙覆层材料的相容性;添加 W和 Mo提高初性和耐冲蚀性，减少烙覆层多道搭接时开裂现象。实验表明，此Μ基合金粉末形成 的烙覆层力学和防腐性能强，可显著提升FV520B不诱钢叶轮的抗冲刷腐蚀性能。
【具体实施方式】
[0018] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0019] 本发明利用激光烙覆儀基合金粉末修复受损鼓风机叶片的方法，包括下述步骤：
[0020] 1)选取FV520B型不诱钢为基体，加工成70mm X 40mm X 10mm的试块，试样表面去油、 去诱，并用砂纸打磨至表面粗糖度为Ra = 0.2ym，然后用丙酬、酒精在超声波清洗中清洗干 净，进行烙覆前预处理；
[0021] 2)配比激光烙覆用不同成分的Μ基合金粉末:将化、化、胖、1〇^6、(：〇按照质量比进 行混合；
[0022] 激光烙覆儀基合金粉末按照下述质量百分比原料配制：
[0023] 12.0~18.0%Cr、40~47%Ni、1.0~3.0%W、2.0~4.0%Mo、30.0~40.0%Fe、2.0 ~4.0%C〇。
[0024] 3)采用HGレ化R5250多功能数控激光烙覆机，在氣气保护气氛下，0)2激光器为发 射激光源，采用锥形粉束同轴送粉法进行多道搭接激光烙覆，搭接系数为60%，烙覆层厚度 约为1mm。基体工艺参数为:激光功率2.化W，光斑直径3mm，扫描速度3mm/s，送粉速度lOg/ ΓΠΓΠ ο
[0025] 4)烙覆后进行微观结构和性能检测。
[0026] 将烙覆后的试样沿垂直于扫描方向线切割，烙覆层表面及横断面均用渗透法检测 裂纹，微观结构表征采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、金相显微镜、能谱化DAX);耐蚀 性和力学性能采用盐雾腐蚀试验、电化学腐蚀试验、显微硬度和冲击试验进行评价，其中， 盐雾腐蚀试验(时间48化)和电化学腐蚀试验条件如表一所示。
[0027] 表一腐蚀实验腐蚀条件 [002引
[0029] 本实施方式中的试样选取与大型鼓风机叶片材质相同，从上试验结果可W证明， 采用激光烙覆的方式用儀基合金粉末对鼓风机叶片进行搭接。且表一结果证明采用该方 式，其初性为283~29細V，室溫下冲击功Akv为10.6~12.71，600°(3的44巾为12.7~16.41;电 化学试验腐蚀电位和