[发明专利]在石油钻具稳定器激光熔覆制备WC硬质合金耐磨层的方法

摘要

本发明涉及一种在石油钻具稳定器激光熔覆制备WC硬质合金耐磨层的方法，其特点是利用高功率激光器，通过激光快速扫描在壳体表面熔覆与基体成冶金结合的良好的韧性打底过渡层，并通过激光熔覆在打底合金表面制备耐磨及抗蚀性能优良的球形WC与Ni-Cr-B-Si混合合金粉末。本发明通过制备与基体形成冶金结合的WC硬质合金涂层，显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀及抗热裂特性，同时激光熔覆工艺对环境无污染、无辐射、低噪声，还具有生产率高、能耗低、熔覆层加工余量小、成品率高以及综合成本低等特点。

主权项

一种在石油钻具稳定器激光熔覆制备WC硬质合金耐磨层的方法，其特征在于包括以下过程：（1）壳体表面预处理在室温下采用无水乙醇对加工部位进行除油处理；（2）合金粉末的选择和自动送粉装置的调节选用韧性好强度高且与基体冶金相容性良好的镍基合金粉末粉末作为打底层，其化学成份按重量百分比为：C：0.03%、Cr：21.5%、Fe：1.4%、Mo：9%、Si：0.4%、Nb：3.8%，余量为Ni；选用耐磨性高，抗高温的球形WC与Ni‑Cr‑B‑Si自熔合金混合合金粉末粉末作为工作层，WC重量百分数≥60%，Ni‑Cr‑B‑Si自熔合金混合合金粉末重量百分数≤40%，Ni‑Cr‑B‑Si自熔合金混合合金粉末的化学成份按重量百分比为：C：0.32%、Cr：3%、Fe：3%、Si：3.7%，余量为Ni；调节送粉装置，使自动送粉头出来的合金粉末正好落在激光熔池内，调节送粉量，使合金粉末涂层的厚度达到0.5—1.2mm；（3）高功率激光器熔覆打底合金涂层选用高功率CO2激光器，以数控机床为工作台，用有机玻璃烧斑法选取最佳的激光模式，然后利用高功率CO2激光成套设备熔覆打底合金；具体工艺参数如下：聚焦镜f = 300～400熔覆功率P=3000～5000W光斑直径D=2‑‑3mm熔覆扫描速度V=600～1200mm/min搭接率40～60%；（4）高功率激光器熔覆球形WC与Ni‑Cr‑B‑Si混合合金粉末可采取以下两种加工方式：1）窄带熔覆加工采取送粉方式喂入合金粉末，在镍基合金表面熔覆球形WC与Ni‑Cr‑B‑Si混合合金粉末，熔覆功率P=1500～2500W光斑直径D=1.2～3mm熔覆扫描速度V=150～250m/min搭接率40～60% ；或2）宽带熔覆加工采取送粉方式喂入合金粉末，在镍基合金表面熔覆球形WC与Ni‑Cr‑B‑Si混合合金粉末；熔覆功率P=5000～7000W光斑大小长X宽=10X1mm熔覆扫描速度V=300～500m/min搭接率40～60% ；（5）熔覆后探伤检验要求加工部位无肉眼可见裂纹、气孔等缺陷，表面平整。