一种3Cr13推进器轴表面增强方法技术

本发明专利技术公开了一种3Cr13推进器轴表面增强方法，包括如下步骤：1)对3Cr13推进器轴表面进行清洁预处理；2)配备CoCrFeNiMox合金各元素的粉末原料，其中，x为0.1

【技术实现步骤摘要】
一种3Cr13推进器轴表面增强方法


[0001]本专利技术涉及一种3Cr13推进器轴表面增强方法。

技术介绍

[0002]3Cr13为马氏体型不锈钢，机械加工性能好，经热处理(淬火回火)后，具有优良的耐腐蚀性能，较高的强度和耐磨损性，适宜制造承受高负荷，高耐磨及在腐蚀介质作用下的零部件。3Cr13用作螺旋桨轴时，由于配合位的摩擦较大，工作及环境介质的腐蚀性较强，耐磨损及耐腐蚀性能需要进一步提高。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的，在于提供一种3Cr13推进器轴表面增强方法。
[0004]本专利技术解决其技术问题的所采用的技术方案是：
[0005]一种3Cr13推进器轴表面增强方法，包括如下步骤：
[0006]1)对3Cr13推进器轴表面进行清洁预处理；
[0007]2)配备CoCrFeNiMox合金各元素的粉末原料，其中，x为0.1
‑
1；
[0008]3)将各粉末进行干燥处理；
[0009]4)通过送粉器将粉末送到激光熔覆头，同时在保护气氛下，采用激光将熔覆头的粉末熔化，覆盖到3Cr13推进器轴表面。
[0010]在一实施例中，步骤1)中，清洁与处理包括：对3Cr13推进器轴表面喷砂去除氧化皮，并用丙酮、酒精超声清洗去除表面油污。
[0011]在一实施例中，CoCrFeNiMox合金中，各元素的原子摩尔比范围为Co：Cr：Fe：Ni： Mo＝1:1:1:1:1。
[0012]在一实施例中，步骤3)中，粉末干燥前，采用行星式球磨机对粉末进行充分搅拌，速度50
‑
150r/min，时间1
‑
3h，球料质量比为1.5
‑
2.5:1。
[0013]在一实施例中，步骤3)中，混合后放入80
‑
100℃真空干燥箱中，干燥1.5
‑
2.5h。
[0014]在一实施例中，步骤4)中，送粉速度与扫描速度比，即送粉密度(vg/vs)在低于1200mg/mm 送粉密度下，激光功率越大越好，但最大不超过2500w；在高于1200mg/mm送粉密度下，激光功率为2100
‑
2500W。
[0015]在一实施例中，涂层厚度为1
‑
2mm。
[0016]在一实施例中，激光功率2000
‑
2200w、送粉速度3.30
‑
3.60g/min、扫描速度0.8
‑
1.0mm/s。
[0017]在一实施例中，激光功率2100w、送粉速度3.440g/min、扫描速度0.9mm/s。
[0018]本技术方案与
技术介绍
相比，具有如下优点：
[0019]本专利技术采用激光熔覆工艺，在3Cr13表面制备了CoCrNiFeMo高熵合金涂层，测试结果表明，本专利技术制备的CoCrNiFeMo高熵合金涂层能够达到如下指标：硬度是螺旋桨轴材料调质 3Cr13的2.17倍，拉伸强度比3Cr13提升6％，摩擦磨损性能比3Cr13提升37.5％，耐腐
蚀性能比3Cr13提升50％。因此，能够提高3Cr13推进器轴的使用寿命。
附图说明
[0020]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0021]图1为搭建的激光熔覆再制造平台实物图(a)及原理图(b)。
[0022]图2为对比例CuFeNiTiNb熔覆带宏观形貌，其中a和b分别为不同条件下的宏观形貌， c为电化学腐蚀。
[0023]图3不同工艺参数下的涂层横截面形貌。
[0024]图4(a)激光功率和送粉密度对熔覆层稀释率影响的等值线，(b)激光功率和送粉密度对涂层接触角影响的等值线图。
[0025]图5为CoCrFeNiMo熔覆层宏观形貌。
[0026]图6为涂层横截面组织形貌(a)涂层厚度，(b)截面形貌，(c)涂层组织，(d)涂层固溶体。
[0027]图7为涂层XRD结果。
[0028]图8为微观硬度结果。
[0029]图9为拉伸测试结果。
[0030]图10为摩擦磨损测试结果。
[0031]图11为电化学腐蚀测试结果。
具体实施方式
[0032]实施例1
[0033]CoCrFeNiMo，各元素原子摩尔比为1:1:1:1:1。
[0034]对比例1
[0035]CuFeNiTiNb，各元素的原子摩尔比为1:1:1:1:1
[0036]实施例和对比例，使用高精度天平按摩尔比称量Co、Cr、Fe、Ni、Mo粉末(纯度≥99.5％)，采用行星式球磨机对粉末进行充分搅拌，速度100r/min，时间2h，球料质量比为2:1。混合后放入90℃真空干燥箱中，干燥2h。。
[0037]使用自主搭建的激光熔覆系统(图1所示)在推进器轴3Cr13表面熔覆 CoCrFeNiMox(x＝0.1
‑
0.5)高熵合金涂层。该激光熔覆再制造平台主要包括半导体激光器、机器人、送粉器、随行保护激光熔覆工作头等。激光器采用Laserline GmbH的LDM半导体光纤耦合激光器，最大输出功率2500W，波长980nm，光斑直径3mm，能量密度均匀分布。机器人采用ABB公司的IRB 4600型机器人。送粉器采用中科煜宸RC
‑
PGF
‑
D
‑
2双桶送粉器，通过调节粉盘转速和载气流量控制单位时间内送粉量。保护气体流量10L/min。
[0038]基体(3Cr13)尺寸为60mm
×
30mm
×
6mm，熔覆前对基体表面喷砂去除氧化皮，并用丙酮、酒精超声清洗去除表面油污。使用高精度天平按等摩尔比称量Co、Cr、Fe、Ni、Mo粉末(纯度≥99.5％)，采用行星式球磨机对粉末进行充分搅拌，速度100r/min，时间2h，球料质量比为2:1。混合后放入90℃真空干燥箱中，干燥2h。
[0039]材料表征：金相试样沿着垂直于扫描速度方向制取，腐蚀液采用浓盐酸(HCl)和浓硝酸 (HNO3)按体积比为3:1的混合液。采用日本电子株式会社JSM
‑
IT500LA型钨灯丝扫描
电子显微镜观察材料微观组织，并采用其配备的能谱仪(EDS)分析成分分布。物相检测选用日本理学株式会的Smar/SmartLa型X射线衍射仪。熔覆层和基体的微观硬度采用中旺精密仪器有限公司SMHV
‑
2000A型数显显微硬度计测试。测试区域为熔覆层和基体横截面，沿熔覆层顶部向基体方向测量，测量的第一点距离表面0.1mm，每相隔0.1mm测量一点。显微硬度计试验力设定为0.98N，保荷时间为15s。
[0040]性能测试：通过动电位极化曲线分析熔覆层和对比试样在3.5wt.％NaCl溶液中的电化学腐蚀性能。为了保证测试过程的稳定，对试样进行1200s开路电压测试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3Cr13推进器轴表面增强方法，包括如下步骤：1)对3Cr13推进器轴表面进行清洁预处理；2)配备CoCrFeNiMox合金各元素的粉末原料，其中，x为0.1
‑
1；3)将各粉末进行干燥处理；4)通过送粉器将粉末送到激光熔覆头，同时在保护气氛下，采用激光将熔覆头的粉末熔化，覆盖到3Cr13推进器轴表面。2.根据权利要求1所述的一种3Cr13推进器轴表面增强方法，其特征在于：步骤1)中，清洁与处理包括：对3Cr13推进器轴表面喷砂去除氧化皮，并用丙酮、酒精超声清洗去除表面油污。3.根据权利要求1所述的一种3Cr13推进器轴表面增强方法，其特征在于：CoCrFeNiMox合金中，各元素的原子摩尔比范围为Co∶Cr∶Fe∶Ni：Mo＝1∶1∶1∶1∶1。4.根据权利要求1所述的一种3Cr13推进器轴表面增强方法，其特征在于：步骤3)中，粉末干燥前，采用行星式球磨机对粉末进行充分搅拌，速度50
‑
150r/min，时间1
‑
3h，球料质量比为1.5
‑
2.5∶1。5.根据权利要求4所述的一种3Cr13推进器轴表面增强方法，其特征在于：步骤3)中，混合后放入80
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜丙功，柳建，靳玲，朱亮，刘苇航，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：