一種噴油嘴表面熔覆涂層的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于金屬表面熔覆技術領域，具體涉及一種噴油嘴表面熔覆涂層的制備方 法。
【背景技術】
[0002] 作為電噴發動機關鍵部件之一的噴油嘴，它的質量對發動機的性能有很大影響。 目前，汽車市場上的汽車噴油嘴模型由于其結構特殊，通常噴油嘴的材料采用的是T2與高 速鋼，造型常采用沙鑄、熔鑄的形式進行制備。TiAl合金以其綜合性能指標優于汽車上常用 耐熱鋼，且韌性高于普通的陶瓷材料等優良特性。特別適合于發動機噴油嘴等關鍵零部件 的制備，但實際運行中，由于交變的沖擊載荷、高溫熱沖擊和燃燒氣氛腐蝕等惡劣條件，為 保障汽車發動機的安全運行，急需提升其性能可靠性及其長時服役的穩定性。
[0003] 為了進一步提升TiAl合金的表面硬度和耐蝕性，其中有效的措施是進行表面強 化處理。目前表面強化主要分兩類：熱噴涂和物理氣相沉積。但熱噴涂的抗疲勞和耐腐蝕 性差，易產生疲勞脫落；氣相沉積法的設備復雜昂貴，工藝繁瑣，生產效率比較低。新發展的 激光熔覆技術卻具有高性能、低造價的優點。目前對TiAl合金的熔覆主要以SiC、Ni60AA 等為熔覆材料，這些材料獲得的熔覆效果不夠理想。熔覆的控制與熔覆結合區的裂紋控制 無法滿足工業上的需求。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是解決上述問題，提供一種噴油嘴表面熔覆涂層的制備方法，提高 噴油嘴表面的耐磨性和抗腐蝕性。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：
[0006] 一種噴油嘴表面熔覆涂層的制備方法，噴油嘴基體材料為TiAl合金，熔覆材料為 Ni60B合金粉末，采用預置涂層法和激光熔覆工藝形成冶金結合涂層。
[0007] 上述制備方法包括以下步驟：
[0008] 步驟一、用化學除油劑對噴油嘴基體表面除油，風干后進行毛化處理；
[0009] 步驟二、將Ni60B合金粉末放置在真空干燥箱中烘干水分，避免激光熔覆處理時 Ni60B合金粉末中產生的氣體來不及排出而導致熔覆涂層產生缺陷；
[0010] 步驟三、將烘干后的Ni60B合金粉末預置在噴油嘴基體表面；
[0011] 步驟四、對Ni60B合金粉末預置層進行激光熔覆處理，激光熔覆處理在10kw高功 率連續C0 2橫流激光器及配套數控加工系統的工作平臺上進行；
[0012] 步驟五、將具有熔覆涂層的噴油嘴基體進行退火處理，以消除涂層與基體之間的 熱應力。
[0013] 在上述制備方法中，所述噴油嘴基體TiAl合金的化學成分Ti :A1 :Mo :B :RE質量 比為1 :45 :3 :0. 01 :0. 4,添加Mo合金元素增加合金的抗氧化性；添加微量B元素增加合金 的流動性，并且細化晶粒；混合稀土 RE (Rare Earth，簡稱RE)凈化合金熔體并進一步精細 化組織。
[0014] 在上述制備方法中，所述Ni60B合金粉末的粒度為140?325目，Ni60B合金粉末 熔點為1024°C，其具有良好的耐腐蝕和抗磨損性能。
[0015] 在上述制備方法步驟一中，毛化處理的方法包括噴砂毛化、磨削加工毛化及砂紙 毛化中的一種或幾種。
[0016] 在上述制備方法步驟二中，所述熔覆材料在真空干燥箱中的加熱溫度為200°C，加 熱時間為5小時。
[0017] 在上述制備方法步驟三中，Ni60B合金粉末的預置厚度為2?3mm。
[0018] 在上述制備方法步驟四中，所述激光熔覆處理采用C02激光，激光功率為3. 0? 4. OKw，光斑直徑為3. 5?4_，激光掃描速度為80?100mm/min，熔覆時采用氬氣保護。
[0019] 在上述制備方法步驟五中，所述退火處理的溫度為350?450 °C，退火處理時間為 20 ?60min〇
[0020] 本發明的有益效果是：本發明所提供的噴油嘴表面熔覆涂層的制備方法，通過激 光熔覆處理在噴油嘴基體表面形成Ni60B的涂層，涂層與基體結合良好，涂層密度和組織 均勻，顯著提高了合金的抗腐蝕性和耐磨性能。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發明實施例一中熔覆表面SEM圖；
[0022] 圖2是本發明實施例二中熔覆表面SEM圖；
[0023] 圖3是本發明實施例三中熔覆表面SEM圖；
[0024] 圖4是本發明實施例一中激光熔覆后冶金結合面SEM圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的說明：
[0026] 實施例一
[0027] 本發明提供一種噴油嘴表面熔覆涂層的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
[0028] 步驟一、用化學除油劑對噴油嘴基體表面除油，風干后進行砂紙毛化處理；
[0029] 步驟二、選用粉末的粒度為140目的Ni60B合金粉末作為熔覆材料，將熔覆材料放 置在200°C的真空干燥箱中加熱5小時，烘干水分；
[0030] 步驟三、將烘干后的熔覆材料預置在噴油嘴基體表面，預置厚度為2mm ;
[0031] 步驟四、對預置層進行激光熔覆處理，激光功率為4. OKw，光斑直徑為4mm，激光掃 描速度為l〇〇mm/min，熔覆時采用氬氣保護；
[0032] 步驟五、將具有熔覆涂層的噴油嘴基體進行退火處理，退火處理的溫度為350°C， 退火處理時間為30min。
[0033] 采用掃描電鏡觀察熔覆表面的顯微結構如圖1所示，其組織均勻，具有良好的致 密性；激光熔覆后冶金結合面SEM圖如圖4所示，涂層與基體結合良好，無明顯斷層。
[0034] 實施例二
[0035] 本發明提供一種噴油嘴表面熔覆涂層的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
[0036]步驟一、用化學除油劑對噴油嘴基體表面除油，風干后進行噴砂毛化處理；
[0037] 步驟二、選用粉末的粒度為325目的Ni60B合金粉末作為熔覆材料，將熔覆材料放 置在200°C的真空干燥箱中加熱5小時，烘干水分；
[0038] 步驟三、將烘干后的熔覆材料預置在噴油嘴基體表面，預置厚度為3mm ;
[0039] 步驟四、對預置層進行激光熔覆處理，激光功率為4. OKw，光斑直徑為4mm，激光掃 描速度為l〇〇mm/min，熔覆時采用氬氣保護；
[0040] 步驟五、將具有熔覆涂層的噴油嘴基體進行退火處理，退火處理的溫度為450°C， 退火處理時間為30min。
[0041] 采用掃描電鏡觀察熔覆表面的顯微結構如圖2所示，其組織均勻，具有良好的致 密性。
[0042] 實施例三
[0043] 步驟一、用化學除油劑對噴油嘴基體表面除油，風干后進行噴砂毛化處理；
[0044] 步驟二、選用粉末的粒度為325目的Ni60B合金粉末作為熔覆材料，將熔覆材料放 置在200°C的真空干燥箱中加熱5小時，烘干水分；
[0045] 步驟三、將烘干后的熔覆材料預置在噴油嘴基體表面，預置厚度為3mm ;
[0046] 步驟四、對預置層進行激光熔覆處理，激光功率為3. OKw，光斑直徑為3. 5mm，激光 掃描速度為80mm/min，熔覆時采用氬氣保護；
[0047] 步驟五、將具有熔覆涂層的噴油嘴基體進行退火處理，退火處理的溫度為450°C， 退火處理時間為30min。
[0048] 采用掃描電鏡觀察熔覆表面的顯微結構如圖3所示，其組織均勻，具有良好的致 密性。
[0049] 本發明的三個實施例中采用的Ni60B合金粉末化學成份及其質量百分數如表1所 示：
[0050]
[0051]表1
【主權項】
1. 一種噴油嘴表面熔覆涂層的制備方法，其特征在于：噴油嘴基體材料為TiAl合金， 熔覆材料為Ni60B合金粉末，采用預置涂層法和激光熔覆工藝形成冶金結合涂層。
2. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟一、對噴油嘴基體表面除油，風干后進行毛化處理； 步驟二、將Ni60B合金粉末放置在真空干燥箱中烘干水分； 步驟三、將烘干后的Ni60B合金粉末預置在噴油嘴基體表面； 步驟四、對Ni60B合金粉末預置層進行激光熔覆處理； 步驟五、將具有熔覆涂層的噴油嘴基體進行退火處理。
3. 根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于：所述噴油嘴基體的化學成分Ti : A1 :Mo :B :RE 質量比為 1 :45 :3 :0? 01 :0? 4。
4. 根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于：所述Ni60B合金粉末的粒度為 140 ?325 目。
5. 根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：在步驟一中，毛化處理的方法包括噴 砂毛化、磨削加工毛化及砂紙毛化中的一種或幾種。
6. 根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：在步驟二中，所述熔覆材料在真空干 燥箱中的加熱溫度為200°C，加熱時間為5小時。
7. 根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：在步驟三中，Ni60B合金粉末的預置 厚度為2?3mm〇
8. 根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：在步驟四中，所述激光熔覆處理采用 C02激光，激光功率為3. 0?4. OKw，光斑直徑為3. 5?4mm，激光掃描速度為80?100mm/ min，熔覆時采用氬氣保護。
9. 根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：在步驟五中，所述退火處理的溫度為 350?450°C，退火處理時間為20?60min。
【專利摘要】本發明公開了一種噴油嘴表面熔覆涂層的制備方法，噴油嘴基體材料為TiAl合金，熔覆材料為Ni60B合金粉末，采用預置涂層法和激光熔覆工藝形成冶金結合涂層。本發明熔覆涂層的制備方法，通過激光熔覆處理在噴油嘴基體表面形成Ni60B的涂層，涂層與基體結合良好，涂層密度和組織均勻，顯著提高了合金的抗腐蝕性和耐磨性能。
【IPC分類】C23C24-10
【公開號】CN104593769
【申請號】CN201510050843
【發明人】江義軍, 陳剛
【申請人】成都市長江冶金制造有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月30日