一种涡轮增压转子轴及其制备方法技术

本发明专利技术涉及发动机转子轴领域，特别涉及一种涡轮增压转子轴及其制备方法，解决了现有技术中的转子轴涂层与基体的结合强度较低，可靠性较差的问题。其技术方案要点是，一种涡轮增压转子轴，包括由粉末冶金烧结形成的轴体，轴体上设置有复合涂层，复合涂层包括由激光熔覆原位自生形成的内层涂层与由热喷涂形成的外层涂层，其中内层涂层为金属硼化物合金涂层，外层涂层是含有纳米TiO2颗粒和纳米SiC颗粒的镍包石墨涂层。通过在轴体上设置复合涂层，可提转子轴表面的硬度、耐磨性能、抗裂性能、耐腐蚀性能，同时，提高转子轴在高温下的稳定性，增加转子轴的润滑性，提高转子轴的使用寿命，防止转子轴污染，提高转子轴表面硬度。

A turbocharged rotor shaft and its preparation method

The invention relates to the field of engine rotor shaft, in particular to a turbocharged rotor shaft and its preparation method, which solves the problem of low bonding strength and poor reliability of the rotor shaft coating and the matrix in the existing technology. The main point of its technical scheme is that a turbocharged rotor shaft, including the shaft body formed by powder metallurgy, has a composite coating on the shaft body, and the composite coating includes the inner coating formed by the laser cladding in situ and the outer coating formed by the thermal spraying, in which the inner coating is the metal boride alloy coating and the outer layer. The coating is a nickel coated graphite coating containing nano TiO2 particles and nano SiC particles. By setting the composite coating on the shaft body, the hardness, wear resistance, crack resistance and corrosion resistance of the rotor shaft surface can be raised. At the same time, the stability of the rotor shaft at high temperature is improved, the lubricating property of the rotor shaft is increased, the service life of the rotor shaft is increased, the rotor shaft pollution is prevented and the surface hardness of the rotor shaft is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮增压转子轴及其制备方法
本专利技术涉及发动机转子轴领域，特别涉及一种涡轮增压转子轴及其制备方法。
技术介绍
目前在汽车制造、内燃机生产等领域中，由于国家对于汽车尾气排放的控制越来越严格，涡轮增压发动机越来越收到广大汽车制造企业的青睐。涡轮增压器是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮机内的涡轮，涡轮又带动同轴的压轮，压轮压送由空气滤清管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快后，废气排出速度可与涡轮转速也同步增快，压轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以使更多的燃料更加充分的燃烧，从而增加了发动机的输出功率。涡轮增压转子轴是涡轮增压器中最重要的部件，涡轮增压器在工作的过程中，其转速可达每分钟数万到二十万转，因而转子轴的性能的优劣将直接影响到涡轮增压器的可靠性与耐用程度。现有的涡轮增压转子轴通常使用热喷涂形成涂层，以提高转子轴的各项性能，但是热喷涂形成的涂层组织较为粗大且与基体属于机械结合，因而其与基体的结合强度较低，可靠性较差；同时，由于现有技术中的涂层，仅通过多种元素的简单组合，形成的涂层对于轴体表面的保护作用效果较差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮增压转子轴，包括轴体，所述轴体上设置有复合涂层，所述复合涂层包括内层涂层与外层涂层，其特征在于，所述内层涂层为金属硼化物合金涂层，所述内层涂层包括6～11wt％的Ti；15～24％wt％的Cr；29～39％的Ni；2.5～12.5wt％的B；1.7～2.8wt％的C；以及0.07～0.16％的Re与2.3～3.2％的Ce，剩余的为Fe，所述外层涂层是含有纳米TiO2颗粒和纳米SiC颗粒的镍包石墨涂层，所述外层涂层包括16.3～22.3wt％的石墨；4.3～9.8wt％的纳米TiO2颗粒和4.4～9.3wt％的纳米SiC颗粒，其余为Ni。

【技术特征摘要】
1.一种涡轮增压转子轴，包括轴体，所述轴体上设置有复合涂层，所述复合涂层包括内层涂层与外层涂层，其特征在于，所述内层涂层为金属硼化物合金涂层，所述内层涂层包括6～11wt％的Ti；15～24％wt％的Cr；29～39％的Ni；2.5～12.5wt％的B；1.7～2.8wt％的C；以及0.07～0.16％的Re与2.3～3.2％的Ce，剩余的为Fe，所述外层涂层是含有纳米TiO2颗粒和纳米SiC颗粒的镍包石墨涂层，所述外层涂层包括16.3～22.3wt％的石墨；4.3～9.8wt％的纳米TiO2颗粒和4.4～9.3wt％的纳米SiC颗粒，其余为Ni。2.根据权利要求1所述的一种涡轮增压转子轴，其特征在于，所述轴体包括0.32～0.4wt％的C；0.4～0.8wt％的Si；0.6～0.9wt％的Mn；0.9～1.2wt％的Cr；0.15～0.3wt％的Mo；1.2～2wt％的Nb；0.5～1.2wt％的Ti，其余均为Fe。3.根据权利要求1或2所述的一种蜗轮增压转子轴的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过粉末冶金烧结制备轴体；S2、将轴体进行渗氮处理；S3、轴体表面复合涂层的制备；其中轴体表面复合涂层的制备具体包括：利用激光熔覆原位自生法制备内层涂层；利用热喷涂法制备外层涂层。4.根据权利要求3所述的一种涡轮增压转子轴的制备方法，其特征在于，所述渗氮处理的步骤包括：A1：使用水砂纸、金相纸对轴体进行打磨，并用抛光粉对轴体抛光，将抛光完毕后进行保存；A2：对浸没在无水乙醇中的轴体进行超声波清洗，吹干后放置在离子渗氮炉内；A3：对离子渗氮炉进行抽真空，通入氢气，启动渗氮炉；A4：处理结束后，在氮气的保护下冷却，直至轴体冷却至室温，取出轴体。5.根据权利要求3所述的一种涡轮增压转子轴的制备方法，其特征在于，所述内层涂层的制备步骤包括：B1：选用不同量的Fe-Ti粉末、B4C粉末和Ni-Cr粉末、Re粉末、Ce粉末进行称量初步混合，并使混合粉末的化学成分符合；B2：对混合粉末使用球磨机进行研磨，在转速为226r/min的情况下，使用球磨介质为直径8mm的不锈钢球对混合粉末研磨30min，研磨完毕后加入无水乙醇作为粘结剂并混合均匀，制成团聚物；B3：将团聚物...

【专利技术属性】
技术研发人员：董祥芳，
申请(专利权)人：宁波祥福机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33