[发明专利]锅炉水冷壁管排高效低稀释率涂层的制备方法

说明书

本发明提供一种锅炉水冷壁管排高效低稀释率涂层制备方法，包括步骤涂层合金材料的配置以及利用三激光协同实现涂层的熔覆加工，其中采用三束激光束协同作用于锅炉水冷壁管排表面，依照设定的方式通过激光束形成的光斑进行清扫、低稀释率熔覆层制备以及中厚熔覆层制备，以在水冷壁管排表面制备低稀释率镍基涂层。本发明给予改进涂层成分以及制备工艺，以采用三激光束协同作用，结合熔池内的涂层材料的协同效应，在管排表面形成形貌改善的低稀释率涂层，极大程度保证涂层纯度。

技术领域

本发明涉及激光熔覆增材制造技术领域，具体而言涉及一种锅炉水冷壁管排高效低稀释率涂层制备方法。

背景技术

锅炉管处于500-1200℃高温，锅炉管壁受热面受高速烟气持续冲刷，管壁因磨损而变薄直至爆管。锅炉管爆裂泄漏是导致非计划停炉的重要原因之一，究其失效形式，如材质不良、超温、磨损、腐蚀、焊接缺陷等。传统防护如加装防护瓦、管壁表面渗合金等处理，因价格昂贵或不易实施等原因而不能广泛应用。

激光熔覆技术以其热源可控和快速凝固、具有结合强度高和组织细化等特点，在航空航天、化工、模具、机械、钢铁等行业得到广泛的应用。但单激光束在中厚涂层单次制备方面的熔覆效率、涂层质量以及界面冶金缺陷控制等方面仍然存在一定的困难。

发明内容

本发明针对现有技术中锅炉水冷壁管排高效低稀释率涂层存在的问题，提出一种减少裂纹和改善熔覆界面缺陷的涂层合金粉体材料以及低稀释率涂层的激光熔覆制备工艺，提高涂层质量和管排使用寿命。

根据本发明目的的第一方面提供一种锅炉水冷壁管排高效低稀释率涂层用的涂层合金粉体材料，按下述摩尔质量百分比进行配制：

进一步优选地，所述涂层合金粉体中的粉末均为球形粉末，粉末粒径为53～150μm。

进一步优选地，所述钛合金粉末为TC4钛合金粉末。

根据本发明目的的第二方面还提出一种锅炉水冷壁管排高效低稀释率涂层制备方法，包括以下步骤：

步骤1、按下述摩尔质量百分比进行涂层合金粉体材料配制：

步骤2、采用三束激光束协同作用于锅炉水冷壁管排表面，依照设定的方式通过激光束形成的光斑进行清扫、低稀释率熔覆层制备以及中厚熔覆层制备，以在水冷壁管排表面制备低稀释率镍基涂层，其中：

激光束1为矩形条形激光束，用于水冷壁管排表面氧化皮的清洗去除；

激光束2为圆形激光束，用于水冷壁管排表面的底层的制备，即低稀释率熔覆层；

激光束3为圆形激光束，用于水冷壁管排表面的表层的制备，即中厚熔覆层制备；

其中，三束激光束在第一熔覆方向(V1)以及垂直于第一熔覆方向的第二熔覆方向(V2)均存在一致的前、中、后的位置关系，其中：

沿着第一熔覆方向，激光束1置于最前端，激光束2置于中间，激光束3置于最后端；

沿着第二熔覆方向，激光束1置于最前端，激光束2置于中间，并且激光束2的光斑中心滞后于激光束1的光斑中间L1距离，激光束3置于最后端，并且激光束3的光斑中心滞后于激光束2的光斑中心L2距离；

其中，在第一熔覆方向上，三个激光束形成的光斑之间间隔开地分布；

在第二熔覆方向上，激光束1的光斑的长度D1是激光束2的光斑直径D2的2倍，是激光束3的光斑直径D3的2倍。

根据本发明目的的第三方面还提出一种根据上述方法所制备的锅炉水冷壁管排高效低稀释率涂层。