一种喷油嘴表面熔覆涂层的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属表面熔覆技术领域，具体涉及一种喷油嘴表面熔覆涂层的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 作为电喷发动机关键部件之一的喷油嘴，它的质量对发动机的性能有很大影响。 目前，汽车市场上的汽车喷油嘴模型由于其结构特殊，通常喷油嘴的材料采用的是T2与高 速钢，造型常采用沙铸、熔铸的形式进行制备。TiAl合金以其综合性能指标优于汽车上常用 耐热钢，且韧性高于普通的陶瓷材料等优良特性。特别适合于发动机喷油嘴等关键零部件 的制备，但实际运行中，由于交变的冲击载荷、高温热冲击和燃烧气氛腐蚀等恶劣条件，为 保障汽车发动机的安全运行，急需提升其性能可靠性及其长时服役的稳定性。
[0003] 为了进一步提升TiAl合金的表面硬度和耐蚀性，其中有效的措施是进行表面强 化处理。目前表面强化主要分两类：热喷涂和物理气相沉积。但热喷涂的抗疲劳和耐腐蚀 性差，易产生疲劳脱落；气相沉积法的设备复杂昂贵，工艺繁琐，生产效率比较低。新发展的 激光熔覆技术却具有高性能、低造价的优点。目前对TiAl合金的熔覆主要以SiC、Ni60AA 等为熔覆材料，这些材料获得的熔覆效果不够理想。熔覆的控制与熔覆结合区的裂纹控制 无法满足工业上的需求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是解决上述问题，提供一种喷油嘴表面熔覆涂层的制备方法，提高 喷油嘴表面的耐磨性和抗腐蚀性。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
[0006] 一种喷油嘴表面熔覆涂层的制备方法，喷油嘴基体材料为TiAl合金，熔覆材料为 Ni60B合金粉末，采用预置涂层法和激光熔覆工艺形成冶金结合涂层。
[0007] 上述制备方法包括以下步骤：
[0008] 步骤一、用化学除油剂对喷油嘴基体表面除油，风干后进行毛化处理；
[0009] 步骤二、将Ni60B合金粉末放置在真空干燥箱中烘干水分，避免激光熔覆处理时 Ni60B合金粉末中产生的气体来不及排出而导致熔覆涂层产生缺陷；
[0010] 步骤三、将烘干后的Ni60B合金粉末预置在喷油嘴基体表面；
[0011] 步骤四、对Ni60B合金粉末预置层进行激光熔覆处理，激光熔覆处理在10kw高功 率连续C0 2横流激光器及配套数控加工系统的工作平台上进行；
[0012] 步骤五、将具有熔覆涂层的喷油嘴基体进行退火处理，以消除涂层与基体之间的 热应力。
[0013] 在上述制备方法中，所述喷油嘴基体TiAl合金的化学成分Ti :A1 :Mo :B :RE质量 比为1 :45 :3 :0. 01 :0. 4,添加Mo合金元素增加合金的抗氧化性；添加微量B元素增加合金 的流动性，并且细化晶粒；混合稀土 RE (Rare Earth，简称RE)净化合金熔体并进一步精细 化组织。
[0014] 在上述制备方法中，所述Ni60B合金粉末的粒度为140?325目，Ni60B合金粉末 熔点为1024°C，其具有良好的耐腐蚀和抗磨损性能。
[0015] 在上述制备方法步骤一中，毛化处理的方法包括喷砂毛化、磨削加工毛化及砂纸 毛化中的一种或几种。
[0016] 在上述制备方法步骤二中，所述熔覆材料在真空干燥箱中的加热温度为200°C，加 热时间为5小时。
[0017] 在上述制备方法步骤三中，Ni60B合金粉末的预置厚度为2?3mm。
[0018] 在上述制备方法步骤四中，所述激光熔覆处理采用C02激光，激光功率为3. 0? 4. OKw，光斑直径为3. 5?4_，激光扫描速度为80?100mm/min，熔覆时采用氩气保护。
[0019] 在上述制备方法步骤五中，所述退火处理的温度为350?450 °C，退火处理时间为 20 ?60min〇
[0020] 本发明的有益效果是：本发明所提供的喷油嘴表面熔覆涂层的制备方法，通过激 光熔覆处理在喷油嘴基体表面形成Ni60B的涂层，涂层与基体结合良好，涂层密度和组织 均匀，显著提高了合金的抗腐蚀性和耐磨性能。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明实施例一中熔覆表面SEM图；
[0022] 图2是本发明实施例二中熔覆表面SEM图；
[0023] 图3是本发明实施例三中熔覆表面SEM图；
[0024] 图4是本发明实施例一中激光熔覆后冶金结合面SEM图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：
[0026] 实施例一
[0027] 本发明提供一种喷油嘴表面熔覆涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
[0028] 步骤一、用化学除油剂对喷油嘴基体表面除油，风干后进行砂纸毛化处理；
[0029] 步骤二、选用粉末的粒度为140目的Ni60B合金粉末作为熔覆材料，将熔覆材料放 置在200°C的真空干燥箱中加热5小时，烘干水分；
[0030] 步骤三、将烘干后的熔覆材料预置在喷油嘴基体表面，预置厚度为2mm ;
[0031] 步骤四、对预置层进行激光熔覆处理，激光功率为4. OKw，光斑直径为4mm，激光扫 描速度为l〇〇mm/min，熔覆时采用氩气保护；
[0032] 步骤五、将具有熔覆涂层的喷油嘴基体进行退火处理，退火处理的温度为350°C， 退火处理时间为30min。
[0033] 采用扫描电镜观察熔覆表面的显微结构如图1所示，其组织均匀，具有良好的致 密性；激光熔覆后冶金结合面SEM图如图4所示，涂层与基体结合良好，无明显断层。
[0034] 实施例二
[0035] 本发明提供一种喷油嘴表面熔覆涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
[0036]步骤一、用化学除油剂对喷油嘴基体表面除油，风干后进行喷砂毛化处理；
[0037] 步骤二、选用粉末的粒度为325目的Ni60B合金粉末作为熔覆材料，将熔覆材料放 置在200°C的真空干燥箱中加热5小时，烘干水分；
[0038] 步骤三、将烘干后的熔覆材料预置在喷油嘴基体表面，预置厚度为3mm ;
[0039] 步骤四、对预置层进行激光熔覆处理，激光功率为4. OKw，光斑直径为4mm，激光扫 描速度为l〇〇mm/min，熔覆时采用氩气保护；
[0040] 步骤五、将具有熔覆涂层的喷油嘴基体进行退火处理，退火处理的温度为450°C， 退火处理时间为30min。
[0041] 采用扫描电镜观察熔覆表面的显微结构如图2所示，其组织均匀，具有良好的致 密性。
[0042] 实施例三
[0043] 步骤一、用化学除油剂对喷油嘴基体表面除油，风干后进行喷砂毛化处理；
[0044] 步骤二、选用粉末的粒度为325目的Ni60B合金粉末作为熔覆材料，将熔覆材料放 置在200°C的真空干燥箱中加热5小时，烘干水分；
[0045] 步骤三、将烘干后的熔覆材料预置在喷油嘴基体表面，预置厚度为3mm ;
[0046] 步骤四、对预置层进行激光熔覆处理，激光功率为3. OKw，光斑直径为3. 5mm，激光 扫描速度为80mm/min，熔覆时采用氩气保护；
[0047] 步骤五、将具有熔覆涂层的喷油嘴基体进行退火处理，退火处理的温度为450°C， 退火处理时间为30min。
[0048] 采用扫描电镜观察熔覆表面的显微结构如图3所示，其组织均匀，具有良好的致 密性。
[0049] 本发明的三个实施例中采用的Ni60B合金粉末化学成份及其质量百分数如表1所 示：
[0050]
[0051]表1
【主权项】
1. 一种喷油嘴表面熔覆涂层的制备方法，其特征在于：喷油嘴基体材料为TiAl合金， 熔覆材料为Ni60B合金粉末，采用预置涂层法和激光熔覆工艺形成冶金结合涂层。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤一、对喷油嘴基体表面除油，风干后进行毛化处理； 步骤二、将Ni60B合金粉末放置在真空干燥箱中烘干水分； 步骤三、将烘干后的Ni60B合金粉末预置在喷油嘴基体表面； 步骤四、对Ni60B合金粉末预置层进行激光熔覆处理； 步骤五、将具有熔覆涂层的喷油嘴基体进行退火处理。
3. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述喷油嘴基体的化学成分Ti : A1 :Mo :B :RE 质量比为 1 :45 :3 :0? 01 :0? 4。
4. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述Ni60B合金粉末的粒度为 140 ?325 目。
5. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在步骤一中，毛化处理的方法包括喷 砂毛化、磨削加工毛化及砂纸毛化中的一种或几种。
6. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在步骤二中，所述熔覆材料在真空干 燥箱中的加热温度为200°C，加热时间为5小时。
7. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在步骤三中，Ni60B合金粉末的预置 厚度为2?3mm〇
8. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在步骤四中，所述激光熔覆处理采用 C02激光，激光功率为3. 0?4. OKw，光斑直径为3. 5?4mm，激光扫描速度为80?100mm/ min，熔覆时采用氩气保护。
9. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：在步骤五中，所述退火处理的温度为 350?450°C，退火处理时间为20?60min。
【专利摘要】本发明公开了一种喷油嘴表面熔覆涂层的制备方法，喷油嘴基体材料为TiAl合金，熔覆材料为Ni60B合金粉末，采用预置涂层法和激光熔覆工艺形成冶金结合涂层。本发明熔覆涂层的制备方法，通过激光熔覆处理在喷油嘴基体表面形成Ni60B的涂层，涂层与基体结合良好，涂层密度和组织均匀，显著提高了合金的抗腐蚀性和耐磨性能。
【IPC分类】C23C24-10
【公开号】CN104593769
【申请号】CN201510050843
【发明人】江义军, 陈刚
【申请人】成都市长江冶金制造有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月30日