[发明专利]一种铸铁表面激光熔覆铜合金的方法及防爆叶轮表面结构

说明书

本发明涉及一种铸铁表面激光熔覆铜合金的方法及防爆叶轮表面结构。所述方法为：在铸铁表面进行镍铬铁合金过渡层的激光熔覆，在铸铁表面形成镍铬铁合金过渡层；然后在镍铬铁合金过渡层上进行铜合金功能层的激光熔覆。本发明的方法所得工件界面处的冶金结合性大大增强，界面结合强度大于铸铁本身强度。为防爆叶轮的生产提供了新的工艺方式，与原有整体铜合金铸造的生产方式相比大大降低了成本，提高了生产的灵活性。

技术领域

本发明属于激光熔覆表面改性技术领域，具体涉及一种铸铁表面激光熔覆铜合金的方法及防爆叶轮表面结构。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

要实现鼓风机在复杂环境中安全高效运转，叶轮是关键，而当风机内部叶轮与其他相对运动部件之间发生动或静摩擦以及相互碰撞后所产生的炙热颗粒，会导致机械火花或高温表面等现象时，极易引起爆炸等安全事故。

目前鼓风机非防爆叶轮一般采用铸铁制造，而防爆叶轮多采用铜合金整体制造以避免碰撞导致的火花的出现，导致防爆风机价格昂贵，资源消耗巨大。而铸铁表面激光熔覆铜合金层存在成型困难的问题，导致成型后存在较多缺陷，使用质量下降。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种铸铁表面激光熔覆铜合金的方法及防爆叶轮表面结构。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，一种铸铁表面激光熔覆铜合金的方法，所述方法为：

在铸铁表面进行镍铬铁合金过渡层的激光熔覆，在铸铁表面形成镍铬铁合金过渡层；

然后在镍铬铁合金过渡层上进行铜合金功能层的激光熔覆。

在铸铁表面与铜合金层之间，通过激光熔覆的工艺形成镍铬铁合金过渡层，镍铬铁合金起到连接铸铁与铜合金的作用，相比于直接在铸铁表面激光熔覆形成铜合金层，能够使各层的界面处的冶金结合性大大增强，界面结合强度大于铸铁本身强度。

由于铸铁与铜合金之间结晶过程中二者原子极强的排斥作用以及铜合金对激光的高反射率，激光熔覆技术存在对高反射铜材料难成型、高含碳量铸铁类材料易开裂、结合界面处有气孔裂纹缺陷等问题。通过激光熔覆方法，形成的表层结构铸铁与镍铬铁合金界面以及镍铬铁合金与铜合金界面处组织均匀致密，无气孔、裂纹缺陷。

在本发明的一些实施方式中，所述铜合金为铜镍合金、铜锌合金、铜锡合金、铜铬合金中的一种。所述铜合金具有较强的耐磨性能，能够提高叶轮表面的耐高温性能，所述铜锡合金的耐火花的性能更好。进一步为铜锡合金；CuSn15、CuSn10、CuSn12、CuSn20、CuSn30等；优选为CuSn15、CuSn10、CuSn12。

在本发明的一些实施方式中，所述铸铁包括灰口铸铁、白口铸铁、球磨铸铁、蠕墨铸铁、合金铸铁中的一种。所述铸铁为鼓风机中常用的叶轮材质，所述鼓风机还可以为引风机、送风机等。

在本发明的一些实施方式中，所述镍铬铁合金为Inconel 718。所述镍铬铁合金与叶轮的铸铁具有较好的匹配性。选择Inconel718作为过渡层的原因为：与NiCrBSi等镍基合金相比，Inconel718与基体及铜合金之间的润湿性更好，热膨胀系数位于二者之间，显微硬度与二者均相差不大，从而使得界面平整光滑，无裂纹、孔洞等缺陷，界面结合强度也较高。这解决了铜合金与铸铁结合性差导致的翘曲、脱落等问题，同时与铜合金直接沉积在铸铁上相比使得铜合金更易成型，降低由于铜合金的高反射率造成的材料难成型性。