[發明專利]一種渦輪增壓轉子軸及其制備方法

有效

• 申請號: 201711200294.2
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN108034940B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 董祥芳
• 申請（專利權）人: 寧波祥福機械科技有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C30/00;C22C19/03;C22C32/00
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 黃勇

本發明涉及發動機轉子軸領域，特別涉及一種渦輪增壓轉子軸及其制備方法，解決了現有技術中的轉子軸涂層與基體的結合強度較低，可靠性較差的問題。其技術方案要點是，一種渦輪增壓轉子軸，包括由粉末冶金燒結形成的軸體，軸體上設置有復合涂層，復合涂層包括由激光熔覆原位自生形成的內層涂層與由熱噴涂形成的外層涂層，其中內層涂層為金屬硼化物合金涂層，外層涂層是含有納米TiO₂顆粒和納米SiC顆粒的鎳包石墨涂層。通過在軸體上設置復合涂層，可提轉子軸表面的硬度、耐磨性能、抗裂性能、耐腐蝕性能，同時，提高轉子軸在高溫下的穩定性，增加轉子軸的潤滑性，提高轉子軸的使用壽命，防止轉子軸污染，提高轉子軸表面硬度。

技術領域

本發明涉及發動機轉子軸領域，特別涉及一種渦輪增壓轉子軸及其制備方法。

背景技術

目前在汽車制造、內燃機生產等領域中，由于國家對于汽車尾氣排放的控制越來越嚴格，渦輪增壓發動機越來越收到廣大汽車制造企業的青睞。渦輪增壓器是利用發動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪機內的渦輪，渦輪又帶動同軸的壓輪，壓輪壓送由空氣濾清管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸。當發動機轉速增快后，廢氣排出速度可與渦輪轉速也同步增快，壓輪就壓縮更多的空氣進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以使更多的燃料更加充分的燃燒，從而增加了發動機的輸出功率。

渦輪增壓轉子軸是渦輪增壓器中最重要的部件，渦輪增壓器在工作的過程中，其轉速可達每分鐘數萬到二十萬轉，因而轉子軸的性能的優劣將直接影響到渦輪增壓器的可靠性與耐用程度。

現有的渦輪增壓轉子軸通常使用熱噴涂形成涂層，以提高轉子軸的各項性能，但是熱噴涂形成的涂層組織較為粗大且與基體屬于機械結合，因而其與基體的結合強度較低，可靠性較差；同時，由于現有技術中的涂層，僅通過多種元素的簡單組合，形成的涂層對于軸體表面的保護作用效果較差。

發明內容

本發明的目的是提供一種渦輪增壓轉子軸及其制備方法，其優勢在于，通過激光熔覆原位自生法制備內層涂層和熱噴涂形成外層涂層，進而形成復合涂層，提高了渦輪增壓轉子軸的各項力學性能。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種渦輪增壓轉子軸，包括軸體，所述軸體上設置有復合涂層，所述復合涂層包括內層涂層與外層涂層，所述內層涂層為金屬硼化物合金涂層，所述內層涂層包括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與2.3～3.2％的Ce，剩余的為Fe，所述外層涂層是含有納米TiO₂顆粒和納米SiC顆粒的鎳包石墨涂層，所述外層涂層包括16.3～22.3wt％的石墨；4.3～9.8wt％的納米TiO₂顆粒和 4.4～9.3wt％的納米SiC顆粒，其余為Ni。

通過采用上述技術方案，通過在軸體上設置復合涂層，內層涂層可提轉子軸表面的硬度、耐磨性能、抗裂性能、耐腐蝕性能，同時，提高轉子軸在高溫下的穩定性，外層涂層可提高轉子軸的耐磨、耐腐蝕性能，增加轉子軸的潤滑性，提高轉子軸的使用壽命，防止轉子軸污染，提高轉子軸表面硬度。