[發明專利]金屬陶瓷層及其制備方法以及水能機葉片

在審

• 申請號: 201710057758.2
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106835122A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 李信;魯偉員;楊義樂
• 申請（專利權）人: 四川中物紅宇科技有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C30/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 吳開磊

技術領域

本發明涉及一種新型材料領域，且特別涉及一種金屬陶瓷層及其制備方法以及水能機葉片。

背景技術

水能機又稱為水輪機，是利用水對水輪機葉片的沖擊或水對水輪機的反作用使得水輪機葉片旋轉，將水能轉化為機械能的一種動力機械設備，而利用發電機可將這種機械能轉化為電能，因此，水輪機廣泛應用于發電服務。其中，水能機葉片是水力發電機中最基礎和最關鍵的部件，因此極易磨損、腐蝕。現有的水能機葉片使用的都是單一材料制成的，如單一的不銹鋼材料，這種材料耐磨性差，耐腐蝕性差，導致水能機葉片壽命很短；另外一些現有的技術是采用陶瓷材料的水能機葉片，陶瓷材料耐磨性、耐腐蝕性均較金屬材料高，但是陶瓷材料脆性很大，導致其很容易碎裂；傳統的采用噴涂、滲碳淬火以及粘接技術來對金屬材料的表面改性，工藝復雜，效果也較差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種金屬陶瓷層，此金屬陶瓷層具有硬度高、良好的耐磨性以及良好的耐腐蝕性能。

本發明的另一目的在于提供一種金屬陶瓷層的制備方法，能夠更好地形成金屬陶瓷層，具有良好的潤濕性，產生開裂等缺陷傾向小，熔敷工藝性能良好。

本發明的另一目的在于提供一種水能機葉片，能夠滿足水能機葉片材料在工作環境下的耐磨性、耐腐蝕性等要求，而且相對于單純的金屬合金熔敷層的水能機葉片，具有更好地耐腐蝕性，能夠極大地延長水能機葉片材料的使用壽命。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的：

本發明提出一種金屬陶瓷層，其通過激光熔敷將混合原料熔凝而形成，按照質量百分比計，混合原料包括鉻10～25％、硅5～10％、碳5～13％、鎳30～40％、鉬1～2％、硼0.1～1％、氮0.2～0.4％、鉿0.01～0.6％以及鐵30～40％。

本發明提出一種金屬陶瓷層制備方法，先將混合原料制成混合粉末，然后將混合粉末覆蓋在基體上，通過激光熔敷，將混合粉末與基體的表面熔凝，形成金屬陶瓷層附著在基體表面；按照質量百分比計，混合原料包括鉻10～25％、硅5～10％、碳5～13％、鎳30～40％、鉬1～2％、硼0.1～1％、氮0.2～0.4％、鉿0.01～0.6％以及鐵30～40％。

本發明提出一種水能機葉片，其包括：水能機葉片基體以及熔敷在水能機葉片基體表面的金屬陶瓷層；金屬陶瓷層是通過激光熔敷的制作方法制做而成的，先將混合原料制成混合粉末，然后將混合粉末覆蓋在基體上，通過激光熔敷，將混合粉末與基體的表面熔凝，形成金屬陶瓷層附著在基體表面；按照質量百分比計，混合原料包括鉻10～25％、硅5～10％、碳5～13％、鎳30～40％、鉬1～2％、硼0.1～1％、氮0.2～0.4％、鉿0.01～0.6％以及鐵30～40％。

本發明實施例的金屬陶瓷層及其制備方法以及水能機葉片的有益效果是：鐵、鎳的熔點相對較低，相對于大多數基體材料是具有適宜的熔點的熔敷層材料；鉻、鉬能夠提高金屬陶瓷層的耐磨性能和耐腐蝕性能；非金屬元素氮的加入，降低了碳含量，從而提高了金屬陶瓷層的顯微硬度以及耐磨性；非金屬元素硅具有良好的導熱性，能夠增加金屬陶瓷層抗開裂性能。這種金屬陶瓷層相對于單純的鎳基或者鐵基金屬合金熔敷層，硬度、耐磨性和耐腐蝕性更加優良。

通過添加硼元素、以及活性元素鉿，提高了使用激光熔敷的方法制備金屬陶瓷層的潤濕性，改善了激光熔敷工藝性能。

熔敷了金屬陶瓷層的水能機葉片具有良好的耐磨性能和良好的耐腐蝕性能以及較高的表面硬度，延長了水能機葉片的使用壽命。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。

下面對本發明實施例的金屬陶瓷層及其制備方法以及水能機葉片進行具體說明。

本發明實施例提供的一種金屬陶瓷層，其是通過激光熔敷將混合原料熔凝而形成，按照質量百分比計，混合原料包括以下組分：

鉻10～25％、硅5～10％、碳5～13％、鎳30～40％、鉬1～2％、硼0.1～1％、氮0.2～0.4％、鉿0.01～0.6％以及鐵30～40％。