本发明涉及机械表面涂层领域，具体而言，涉及一种水能机叶片的涂层及水能机叶片。
背景技术：
现如今，电能已是人们不可或缺的能源，现有的发电方式中，水力发电占有很重要的地位，而水力发电主要靠水能机的工作来实现将水流动产生的能量转化为电能，由于水流长时间对水能机叶片的冲刷，导致水能机叶片容易被侵蚀损坏，而现有的防止水能机叶片损坏的方式通常是采用等离子喷涂的方式在水能机叶片外表面喷涂一层防护层以增强水能机叶片的寿命，但是即便是这样，现有的水能机叶片在使用5-6年后其表面的涂层开始出现脱落，而导致水能机叶片开始被侵蚀。
技术实现要素：
本发明提供了一种水能机叶片的涂层，旨在延长水能机叶片的寿命。
本发明还提供了一种水能机叶片，其使用寿命较现有的水能机叶片的寿命更长。
本发明是这样实现的：
一种水能机叶片的涂层，其包括第一涂层和第二涂层，第二涂层喷涂于第一涂层上，第一涂层的原料主要由镍和铝或镍和铬组成，第二涂层的原料按重量份数计包括：三氧化二铝85-90份，碳化钛10-15份，碳化钨30-35份，钴8-10份，碳化硅5-8份以及石墨1-3份。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，第二涂层的原料，按重量份数计还包括钼2-4份。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，第二涂层的原料为粉末状，且第二涂层的原料的粒度为10-30微米。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，第二涂层的原料按重量份数计还包括二氧化钛8-10份。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，第二涂层的原料按重量份数计包括：三氧化二铝87-88份，碳化钛12-13份，碳化钨32-33份，钴8.5-9份，碳化硅6-7份，石墨1.5-2份。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，按重量份数计，第一涂层的原料由镍70-83份和铝17-30份组成，或者由镍70-83份和铬25-35份组成。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，第一涂层的原料为粉末状，第一涂层的原料的粒度为150-250微米。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，第一涂层的原料按重量份数计，由镍78-81份和铝19-22份组成。
一种水能机叶片，水能机叶片表面喷涂有上述水能机叶片的涂层。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，水能机叶片的涂层的第一涂层以及第二涂层通过等离子喷涂方法依次喷涂于水能机叶片的表面。
本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的水能机叶片的涂层，因其具有多种高硬度材质和能够增加水能机叶片的表面光滑度的材质且采用合适的配比混合而成，其喷涂于水能机叶片的表面能提高水能机叶片的耐冲蚀性，延长了水能机叶片的使用寿命。本发明通过上述设计得到的水能机叶片，具有使用寿命长的特点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的水能机叶片的涂层及水能机叶片具体说明。
本发明中所说的水能机等同于水轮机。
一种水能机叶片的涂层，其包括第一涂层和第二涂层，按重量份数计，第一涂层由镍70-83份和铝17-30份组成，或者由镍70-83份和铬25-35份组成。第一涂层作为粘结层，所起的作用是将第二涂层粘接到待喷涂涂层的水能机叶片上，而第一涂层选用镍和铝或者镍和铬以铝为主料，铝所占重量分数较多的混合粉末喷涂到水能机叶片的表面再喷涂第二涂层能达到较好的粘接效果，使得第二涂层能够更牢固地粘接于水能机叶片的表面。第一涂层的原料的粒度为150-250微米。粒度不宜过大，粒度过大导致第一涂层表面可能出现微凸体，进而使得涂抹有此涂层的水能机叶片的表面易被水冲击导致出现局部裂纹，使涂层出现表面磨损、剥落等问题。在保证粒度不过大的前提下，不采用成本较高的小粒度原料。
按重量份数计，第二涂层包括三氧化二铝85-90份，碳化钛10-15份，碳化钨30-35份，钴8-10份，碳化硅5-8份以及石墨1-3份。一般的等离子喷涂所采用的涂料通常是以三氧化二铝和氧化钛的混合粉末为主料，或者单以碳化钨粉末为主料，以这些为主料的涂料喷涂所得的水能机叶片，耐冲蚀性能一般。本发明采用三氧化二铝、碳化钛、碳化钨和钴的混合粉末为主料，尤其加入了硬度仅次于金刚石的碳化钛，大大提升了粉末喷涂形成的第二涂层的硬度。同时，还加入能够提高第二涂层表面光滑度的碳化硅和石墨，使得第二涂层表面光滑度增大，且经过多次反复实验，得出上述最佳配比，使得水对喷涂有第二涂层的水能机叶片的冲蚀作用大大减小。第二涂层的原料的粒度为10-30微米。第二涂层为喷涂于水能机叶片表面的涂层的最表层，其原料的粒度越小第二涂层表面的光滑度越大摩擦力越小，抗冲蚀能力也越强。
优选地，第二涂层的原料还包括钼2-4份，钼的硬度较大，且其具有磁性，不仅能够进一步提高第二涂层的硬度还能够使得第二涂层的各个粒子之间相互连接更紧密。
更优选地，第二涂层的原料还包括二氧化钛8-10份，二氧化钛除了具有较高的硬度还具有较好的粘附性，使得第二涂层粘接到第一涂层更加牢固。
一种水能机叶片，该水能机叶片的表面喷涂有上述水能机叶片的涂层，该水能机叶片采用等离子喷涂方法将上述的水能机叶片的涂层喷涂于待喷涂水能机叶片的表面，采用等离子喷涂方法喷涂上述水能机叶片的涂层包括以下步骤：
第一步，备料步骤。
预处理原料备料：称取纯度至少大于88％的石英砂足量。
第一涂层原料备料：按重量份数计称取粒度为150-250微米的镍70-83份和铝17-30份，或者镍70-83份和铬25-35份。
第二涂层原料备料：按重量份数计称取粒度为10-30微米的三氧化二铝85-90份，碳化钛10-15份，碳化钨30-35份，钴8-10份，碳化硅5-8份、石墨1-3份、钼2-4份以及二氧化钛8-10份。
第二步，预处理步骤。
将待喷涂的水能机叶片的表面擦拭清理干净，把水能机叶片的待喷面固定，采用干式喷砂机在3-4个大气压压缩空气在100-300mm的范围内将第一步所称量得到的石英砂朝水能机叶片的待喷面喷射，直至待喷水能机叶片的表面无反光后停止喷砂。然后，用空气压缩机，压缩空气将喷砂表面清理干净。
第三步，第一涂层喷涂步骤。
将第一步所称得的第一涂层的原料放入送粉机中，将喷枪设置于与待喷涂的水能机叶片距离90-100mm处，在送粉机上将送粉量设置为25克/分，在供气系统内将设置送气类型以及气流量：引弧气体为氢气，流量为30-35升/分；工作气体为氮气，流量为30-35升/分；送粉气体为氮气，流量为12-14升/分；辅助气体为氢气，流量为1-1.5升/分。将其他设置好后，打开喷枪对水能机叶片进行喷涂，喷涂后得第一涂层厚度为200微米。此送气类型及送气量为等离子喷涂的常用类型及气量。
第四步，第二涂层喷涂步骤。
将第一步所称得的第二涂层原料放入送粉机中，将喷枪设置于与待喷涂的水能机叶片距离为120-130mm处，送粉量以及在供气系统内设置的送气类型及送气量与第一涂层喷涂时相同，喷涂后得第二涂层厚度为340微米。
第五步，封孔步骤。
将第四步喷涂好的水能机叶片进行冷却，冷却至常温后，取下水能机叶片，采用微晶石蜡利用水能机叶片的预热使微晶石蜡融化于水能机叶片的表面以防止涂层吸附潮气而影响质量。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步详细描述。
实施例1
本实施例中，第一涂层的原料按重量分数计由镍70份和铝30份粒度为150微米的混合粉末组成；第二涂层的原料按重量分数计由三氧化二铝85份、碳化钛15份、碳化钨30份、钴10份、碳化硅5份、石墨3份、钼2份以及二氧化钛10份粒度为10微米的混合粉末组成。
将本实施例的原料组成按上述描述的等离子喷涂方法来将水能机叶片的涂层喷涂于水能机叶片表面，得1号水能机叶片。
需要指出的是，在本发明的其他实施例中，上述喷涂方法和喷涂参数可以根据使用的环境不同进行更改。
实施例2
本实施例中，第一涂层的原料按重量分数计由镍83份和铝17份粒度为250微米的混合粉末组成；第二涂层的原料按重量分数计由三氧化二铝90份、碳化钛10份、碳化钨35份、钴8份、碳化硅8份、石墨1份、钼4份以及二氧化钛8份粒度为30微米的混合粉末组成。
将本实施例的原料组成按上述描述的等离子喷涂方法来将水能机叶片的涂层喷涂于水能机叶片表面，得2号水能机叶片。
需要指出的是，在本发明的其他实施例中，上述喷涂方法和喷涂参数可以根据使用的环境不同进行更改。
实施例3
本实施例中，第一涂层的原料按重量分数计由镍82份和铬25份粒度为170微米的混合粉末组成；第二涂层的原料按重量分数计由三氧化二铝87份、碳化钛12.5份、碳化钨32.5份、钴8.5份、碳化硅6.5份、石墨1.7份、钼3份以及二氧化钛9份粒度为20微米的混合粉末组成。
将本实施例的原料组成按上述描述的等离子喷涂方法来将水能机叶片的涂层喷涂于水能机叶片表面，得3号水能机叶片。
需要指出的是，在本发明的其他实施例中，上述喷涂方法和喷涂参数可以根据使用的环境不同进行更改。
实施例4
本实施例中，第一涂层的原料按重量分数计由镍80份和铝25份粒度为240微米的混合粉末组成；第二涂层的原料按重量分数计由三氧化二铝87份、碳化钛12份、碳化钨32份、钴8.5份、碳化硅6份、石墨1.5份、二氧化钛9份以及钼3份粒度为25微米的混合粉末组成。
将本实施例的原料组成按上述描述的等离子喷涂方法来将水能机叶片的涂层喷涂于水能机叶片表面，得4号水能机叶片。
需要指出的是，在本发明的其他实施例中，上述喷涂方法和喷涂参数可以根据使用的环境不同进行更改。
实施例5
本实施例中，第一涂层的原料按重量分数计由镍72份和铝29份粒度为210微米的混合粉末组成；第二涂层的原料按重量分数计由三氧化二铝88份、碳化钛13份、碳化钨33份、钴9份、碳化硅7份、石墨2份、二氧化钛8份以及钼2.5份粒度为27微米的混合粉末组成。
将本实施例的原料组成按上述描述的等离子喷涂方法来将水能机叶片的涂层喷涂于水能机叶片表面，得5号水能机叶片。
需要指出的是，在本发明的其他实施例中，上述喷涂方法和喷涂参数可以根据使用的环境不同进行更改。
实施例6
本实施例中，第一涂层的原料按重量分数计由镍75份和铬35份粒度为200微米的混合粉末组成；第二涂层的原料按重量分数计由三氧化二铝87份、碳化钛13份、碳化钨32份、钴9份、碳化硅6份、石墨2份以及二氧化钛8.5份粒度为25微米的混合粉末组成。
将本实施例的原料组成按上述描述的等离子喷涂方法来将水能机叶片的涂层喷涂于水能机叶片表面，得6号水能机叶片。
需要指出的是，在本发明的其他实施例中，上述喷涂方法和喷涂参数可以根据使用的环境不同进行更改。
实施例7
本实施例中，第一涂层的原料按重量分数计由镍80份和铬30份粒度为230微米的混合粉末组成；第二涂层的原料按重量分数计由三氧化二铝88份、碳化钛12份、碳化钨33份、钴8.5份、碳化硅7份、石墨1.5份以及钼3份粒度为18微米的混合粉末组成。
将本实施例的原料组成按上述描述的等离子喷涂方法来将水能机叶片的涂层喷涂于水能机叶片表面，得7号水能机叶片。
需要指出的是，在本发明的其他实施例中，上述喷涂方法和喷涂参数可以根据使用的环境不同进行更改。
实施例8
本实施例中，第一涂层的原料按重量分数计由镍72份和铝25份粒度为240微米的混合粉末组成；第二涂层的原料按重量分数计由三氧化二铝89份、碳化钛11份、碳化钨31份、钴9.5份、碳化硅6.5份以及石墨2份粒度为25微米的混合粉末组成。
将本实施例的原料组成按上述描述的等离子喷涂方法来将水能机叶片的涂层喷涂于水能机叶片表面，得8号水能机叶片。
需要指出的是，在本发明的其他实施例中，上述喷涂方法和喷涂参数可以根据使用的环境不同进行更改。
试验例
选取三个不同生产厂商生产的水能机叶片分别命名为9号、10号和11号。
用耐磨损试验机，采用相同砂纸在荷载0.1kg、时间30s的条件下取1-11号水能机叶片较为平整的相同位置的一部分进行耐磨损实验，试验完成后测其损失的重量。
表1不同水能机叶片磨损量
从上表可以看出，9-11号水能机叶片的磨损量明显大于1-8号水能机叶片的磨损量，由此可以推知9-11号水能机叶片的耐冲蚀性能低于1-8号水能机叶片，而7号和8号水能机叶片的磨损量大于1-5号水能机叶片的磨损量，可以看出在第二涂层的原料中添加二氧化钛有助于增加水能机叶片的耐冲蚀性，而6号和8号的水能机叶片的磨损量大于1-5号和水能机叶片的磨损量，也说明了向第二涂层的原料中加入钼能够提升水能机叶片的耐冲蚀性。而1-8号水轮机叶片中，3号、4号和5号的磨损量最小，其采用的第二涂层的原料均在三氧化二铝87-88份，碳化钛12-13份，碳化钨32-33份，钴8.5-9份，碳化硅6-7份，石墨1.5-2份内。故第二涂层的原料均在三氧化二铝87-88份，碳化钛12-13份，碳化钨32-33份，钴8.5-9份，碳化硅6-7份，石墨1.5-2份内时，水能机叶片的耐冲蚀性越好。
综上所述，本发明提供的水能机叶片的涂层能够有效增大水能机叶片的耐冲蚀性从而延长水能机叶片的寿命。而本发明提供的水能机叶片的寿命较现有的水能机叶片的寿命长。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。