[发明专利]一种用于水轮机叶片钴基合金激光熔覆粉末及其激光熔覆方法

说明书

本发明公开了一种用于水轮机叶片钴基合金激光熔覆粉末及其激光熔覆方法，涉及激光熔覆技术领域，按照质量百分比计，包括以下组分：C：0.21‑0.26％，Cr：21‑24％，Mo：5.1‑6.4％，W：3.3‑5.1％，Fe：2‑4％，Ag：3‑5%，Y：0.3‑0.5%，In：1‑2%，Co：余量；本发明通过调整合金粉末中各组分元素的用量，制备得到的熔覆层组织致密、晶粒细化，有效地提高了合金激光熔覆层的耐磨损、耐腐蚀性能及耐汽蚀性能；同时，Ag和In粉末以金属/聚合物复合粉体形式混合，促进了Ag₃In相的生成，使得Ag、In元素在较少添加量的情况下，也具备较好的析出增强效果。

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，尤其涉及一种用于水轮机叶片钴基合金激光熔覆粉末及其激光熔覆方法。

背景技术

随着生活水平的提高，人们的日常生活已经越来越离不开电，水力发电因其成本低、对环境冲击小、发电效率高，同时能够控制洪水泛滥、提供灌溉用水、改善河流航运等优点，是目前最为常用的发电方式。水力发电是利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，将其中所含势能转换成水轮机之动能，再借水轮机为原动力，推动发电机产生电能，因此，水力发电在某种意义上讲是水的位能转变成机械能，再转变成电能的过程，而水轮机则是水力发电的基本设备，然而，在水力发电时，高速运转的含沙水流在水轮机叶片表面流过时，会对其表面产生磨损现象，对电力设备，乃至整个电网的平稳运行都会带来严重的影响。现有技术中存在采用非金属材料涂层在叶片表面作为防护涂层以修复水轮机叶片磨损的方法，例如采用聚氨酯涂层进行防护。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种可常温下施工的水轮机抗磨蚀方法”，其公告号CN100443716C，其公开了一种可常温下施工的水轮机抗磨蚀方法，按照水轮机叶片的尺寸和形状，在常温下将环氧胶与聚氨酯胶分别涂刷固化在一不锈钢板上，其中环氧胶为底基材料，聚氨酯胶为面层材料，在70-120℃下固化3～5天，制得环氧胶与聚氨酯胶复合材料“预制件”。

然而，采用环氧胶与聚氨酯胶固化“预制件”虽然抗磨性能虽然较好，但机械强度较差，易于被划伤，一旦局部被划伤，相邻区域就会被撕裂。

发明内容

本发明是为了克服目前采用非金属材料涂层在叶片表面作为防护涂层以修复水轮机叶片磨损的方法中，非金属涂层虽然抗磨性能虽然较好，但机械强度较差，易于被划伤，一旦局部被划伤，相邻区域就会被撕裂等问题，提出了一种用于水轮机叶片钴基合金激光熔覆粉末及其激光熔覆方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于水轮机叶片钴基合金激光熔覆粉末，按照质量百分比计，包括以下组分：C：0.21-0.26％，Cr：21-24％，Mo：5.1-6.4％，W：3.3-5.1％，Fe：2-4％，Ag：3-5％，Y：0.3-0.5％，In：1-2％，Co：余量。

本发明各元素配比中，Cr元素在合金粉末中具有双重功能，它既能与碳形成碳化物强化材料，又能固溶在γ-Co内，在腐蚀条件下形成铬的氧化物，提高材料的耐腐蚀性能；W和Mo在合金粉末中通过形成金属间化合物(Co₃M和碳化物)提高材料的强度，并且大原子半径的W和Mo所形成的强化相会偏析，使固液界面的平衡液相线的温度降低，使得界面处成分过冷度减少，界面上晶体的生长受到抑制，熔覆层组织得到细化，同时，W和Mo元素还提高了合金的耐腐蚀性，尤其是Mo元素，在酸性环境下(如盐酸)具有很强的耐酸性。