[發(fā)明專利]一種微弧氧化與真空熔覆相結合的工件表面強化處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710720533.0
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107675176B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設計）人: 霍會賓;蘇成明;李世亮;曹鵬;田林飛;李軍強
• 申請（專利權）人: 陜西天元智能再制造股份有限公司
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;C23C2/12;C25D11/06;C23C24/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提出一種微弧氧化與真空熔覆相結合的工件表面強化處理方法，包括：一、去除工件表面油污，并對工件表面進行噴砂處理；二、對經(jīng)過噴砂處理的工件表面進行熱浸鍍鋁，在工件表面形成鋁基膜；三、對形成有鋁基膜的工件表面進行微弧氧化，在工件表面形成陶瓷涂層；四、對形成有陶瓷涂層的工件表面進行鎳基自熔合金粉末的真空熔覆，在工件表面形成陶瓷涂層與鎳基合金涂層致密結合的復合涂層，完成對工件表面的強化處理。本發(fā)明先用熱浸鍍鋁法在工件表面制備一薄層鋁，再在鋁基膜層上利用微弧氧化制備高硬度耐磨陶瓷涂層，再采用真空熔覆Ni60A粉末封堵陶瓷層表面微孔，經(jīng)三道工序最終所得工件表面強化處理效果優(yōu)于任何現(xiàn)有技術。

技術領域

本發(fā)明涉及表面處理技術，具體涉及一種工件表面強化處理方法，尤其是一種微弧氧化與真空熔覆結合的工件表面強化處理方法，更具體的是一種中碳合金鋼雙螺桿泵轉子的表面強化處理方法。

背景技術

雙螺桿泵是由主從動軸上相互嚙合的螺旋套和泵體或襯套間形成一個容積恒定的密封腔室，介質隨螺桿軸的轉動分別被送到泵體中間，兩者匯合在一起，最終送達泵的出口，從而實現(xiàn)泵輸送的目的。在油田上，常用作油、氣、水、微量細小固相顆粒等多相混輸泵及原油輸送泵。雙螺桿轉子，如附圖1所示是井下驅動潛油雙螺桿泵系統(tǒng)中的關鍵部件，它的優(yōu)異程度直接影響著整個系統(tǒng)的效率、揚程甚至使用壽命。在工作過程中，轉子經(jīng)受高溫、高壓下物料和其所攜帶硬質小顆粒的沖蝕磨損，同時由于物料經(jīng)常攜帶酸性物質，轉子也會遭受腐蝕。螺桿轉子的材質一般可選用優(yōu)質的中碳合金鋼，然后進行淬火處理，使其硬度達到62HRC。長時間腐蝕和沖蝕作用下，轉子表面的硬化層被消耗，失去硬化層的保護，轉子將會被快速磨損，雙螺桿泵內(nèi)的壓力下降，效率降低，甚至無法正常使用。在這種情況下，對受損的雙螺桿泵轉子進行表面強化修復再制造而不是更換新的轉子，可以延長雙螺桿泵的使用年限，降低運營成本。

在工件表面涂覆耐磨耐腐蝕涂層屬于常用的工件表面強化修復再制造方法，而常用的工件表面耐磨耐腐蝕涂層制備方法，如熱噴涂、感應熔覆、激光熔覆等均無法適應雙螺桿泵轉子這類具有獨特復雜結構的工件，目前關于雙螺桿泵轉子表面強化技術的報道很少，從工藝可行性的角度考慮，有可能用于雙螺桿泵轉子這類工件的表面修復再制造的方法有以下幾種：

(一)電鍍、化學鍍

從技術角度看，電鍍和化學鍍都很適合用于復雜結構工件的表面強化和修復再制造，電鍍硬質鉻層和化學鎳磷鍍層，都能得到高質量的表面強化層，但也存在突出問題：(1)、含鉻廢水和廢氣嚴重致癌，屬國家一類控制排放物,對環(huán)境和生產(chǎn)工人的危害極大；(2)、電鍍鍍層厚度十分有限(0.03-0.05mm)，同時超過0.10mm后電鍍的結合強度明顯下降；化學鎳磷鍍的厚度更少，只有0.03mm，均無法滿足長期耐磨的需求；(3)、使用過程中容易出現(xiàn)大面積的起皮、鼓包，嚴重影響零件表面的防腐性能。

(二)化學氣相沉積

雙螺桿轉子及殼體部分采用化學氣相沉積方法進行表面薄膜強化處理，其成膜溫度500℃左右。表面強化處理后，零件表面可得到類似金剛石膜的碳氮化鈦組織結構。其中，螺桿轉子表面的硬化層厚度要求應達到10μm，表面強度為3500HV(換算成摩氏相對硬度后為10.248)或95HRC以上。該方法雖然得到了高質量的硬質薄膜，但需要專業(yè)設備，花費高昂，再加上極薄的膜厚，不利于長期和大規(guī)模應用。

從工藝上講，上述方法在針對具有復雜結構的工件表面進行強化和修復再制造時均有各自的缺陷，而且單一的工藝幾乎無法滿足高性能耐磨耐腐蝕涂層的制備要求。因此，尋找一種能夠適合復雜結構工件表面的高質量耐磨耐腐蝕強化處理技術在本領域具有重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容