一种涡轮增压转子轴及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108034940A(43)申请公布日2018.05.15(21)申请号201711200294.2(22)申请日2017.11.24(71)申请人宁波祥福机械科技有限公司地址315511浙江省宁波市奉化区尚田镇开发区(72)发明人董祥芳(74)专利代理机构北京维正专利代理有限公司11508代理人黄勇(51)Int.Cl.C23C24/10(2006.01)C22C30/00(2006.01)C22C19/03(2006.01)C22C32/00(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图1页(54)发明名称一种涡轮增压转子轴及其制备方法(57)摘要本发明涉及发动机转子轴领域，特别涉及一种涡轮增压转子轴及其制备方法，解决了现有技术中的转子轴涂层与基体的结合强度较低，可靠性较差的问题。其技术方案要点是，一种涡轮增压转子轴，包括由粉末冶金烧结形成的轴体，轴体上设置有复合涂层，复合涂层包括由激光熔覆原位自生形成的内层涂层与由热喷涂形成的外层涂层，其中内层涂层为金属硼化物合金涂层，外层涂层是含有纳米TiO2颗粒和纳米SiC颗粒的镍包石墨涂层。通过在轴体上设置复合涂层，可提转子轴表面的硬度、耐磨性能、抗裂性能、耐腐蚀性能，同时，提高转子轴在高温下的稳定性，增加转子轴的润滑性，提高转子轴的使用寿命，防止转子轴污染，提高转子轴表面硬度。CN108034940ACN108034940A权利要求书1/2页1.一种涡轮增压转子轴，包括轴体，所述轴体上设置有复合涂层，所述复合涂层包括内层涂层与外层涂层，其特征在于，所述内层涂层为金属硼化物合金涂层，所述内层涂层包括6～11wt％的Ti；15～24％wt％的Cr；29～39％的Ni；2.5～12.5wt％的B；1.7～2.8wt％的C；以及0.07～0.16％的Re与2.3～3.2％的Ce，剩余的为Fe，所述外层涂层是含有纳米TiO2颗粒和纳米SiC颗粒的镍包石墨涂层，所述外层涂层包括16.3～22.3wt％的石墨；4.3～9.8wt％的纳米TiO2颗粒和4.4～9.3wt％的纳米SiC颗粒，其余为Ni。2.根据权利要求1所述的一种涡轮增压转子轴，其特征在于，所述轴体包括0.32～0.4wt％的C；0.4～0.8wt％的Si；0.6～0.9wt％的Mn；0.9～1.2wt％的Cr；0.15～0.3wt％的Mo；1.2～2wt％的Nb；0.5～1.2wt％的Ti，其余均为Fe。3.根据权利要求1或2所述的一种蜗轮增压转子轴的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过粉末冶金烧结制备轴体；S2、将轴体进行渗氮处理；S3、轴体表面复合涂层的制备；其中轴体表面复合涂层的制备具体包括：利用激光熔覆原位自生法制备内层涂层；利用热喷涂法制备外层涂层。4.根据权利要求3所述的一种涡轮增压转子轴的制备方法，其特征在于，所述渗氮处理的步骤包括：A1：使用水砂纸、金相纸对轴体进行打磨，并用抛光粉对轴体抛光，将抛光完毕后进行保存；A2：对浸没在无水乙醇中的轴体进行超声波清洗，吹干后放置在离子渗氮炉内；A3：对离子渗氮炉进行抽真空，通入氢气，启动渗氮炉；A4：处理结束后，在氮气的保护下冷却，直至轴体冷却至室温，取出轴体。5.根据权利要求3所述的一种涡轮增压转子轴的制备方法，其特征在于，所述内层涂层的制备步骤包括：B1：选用不同量的Fe-Ti粉末、B4C粉末和Ni-Cr粉末、Re粉末、Ce粉末进行称量初步混合，并使混合粉末的化学成分符合；B2：对混合粉末使用球磨机进行研磨，在转速为226r/min的情况下，使用球磨介质为直径8mm的不锈钢球对混合粉末研磨30min，研磨完毕后加入无水乙醇作为粘结剂并混合均匀，制成团聚物；B3：将团聚物均匀涂覆在轴体的表面，形成预置层，并使其厚度约1mm，将其置于室内阴干8h；B4：对转子轴进行激光熔覆，预先通入氩气作为保护气体，熔覆的过程中采用的参数为：激光输出功率1.5～2.3kW，扫描速度4～8mm/s，光斑直径3mm，氩气流量为6～8L/min，搭接率为25～35％，熔覆后，使用硅酸铝保温材料覆盖熔覆区域，并缓慢冷却。6.根据权利要求3所述的一种涡轮增压转子轴的制备方法，其特征在于，所述外层涂层的制备步骤包括：C1：选用不同量的石墨粉末、Ni粉末、纳米TiO2颗粒和纳米SiC颗粒，在真空条件下进行初步混合，使混合粉末的化学成分符合16.3～22.3wt％的石墨；4.3～9.8wt％的纳米TiO22CN108034940A权利要求书2/2页颗粒和4.4～9.3wt％的纳米SiC颗粒，其余为Ni；C2：使用球磨机对混合粉末进行研磨，在转速为226r/min的情况下，使用球磨介质为直径8mm的不锈钢球对混合粉末