激光熔覆用无火花铝青铜粉末、制备方法和熔覆方法技术

本发明专利技术提供了一种激光熔覆用无火花铝青铜粉末、制备方法和熔覆方法，使得熔覆铝青铜粉末后的合金层不产生危险的高能火花，从而解决煤矿通风风机因摩擦产生高能火花带来的瓦斯爆炸隐患。其中，激光熔覆用无火花铝青铜粉末包括：C＜0.03％；Si＜0.05％；Mn＜0.10％；S＜0.006％；Cr＜0.5％；Ni＜0.5％；Cu，83％～87％；Al，6％～10％；和Fe＜6.5％。本发明专利技术采用激光熔覆铝青铜无火花合金层的方法取代了叶轮筒表面传统的铆黄铜工艺，用与基材冶金结合的无火花保护层取代了机械结合的无火花层，防止了可能因为铆铜保护层失效而引起的安全隐患。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光熔覆技术和再制造技术，特别是涉及激光熔覆用无火花铝青铜粉末、粉末制备方法和熔覆方法。
技术介绍
激光熔覆技术是指利用激光源的高能量密度，将覆盖于基材表面的粉末、线材等熔覆材料以及基材表层一起熔化，使其相互融和，冷却后，基材与熔覆合金层之间的结合为冶金结合。激光熔覆具有热影响区小、熔深浅、熔覆层稀释率低等优点，且可以根据需求在需修复或强化的工件表面熔覆具有特定性能的功能层，如耐磨、耐高温、耐腐蚀功能层。激光熔覆加工技术的适用范围和应用领域非常广泛，几乎可以覆盖整个机械制造业，包括矿山机械、石油、化工、电力、冶金、铁路、汽车、船舶、航空、机床、医疗器械、制药、印刷、包装、丰旲具等彳丁业。煤矿用的通风风机抽取的气体中含有一定的瓦斯气体，而风机的叶轮叶片在旋转过程中可能产生的变形，变形后会与风机外壳(叶轮筒)摩擦碰撞，很可能产生火花，从而引起瓦斯爆炸事故。传统的防爆工艺是在叶轮筒表面铆3_厚的黄铜(H62)作为保护层，但是这种铆铜工艺存在一定缺陷，即长时间使用后会因为铆钉松动而发生“起皮”现象，从而影响保护圈防止火花的作用，因此也具有安全隐患，且铆接无法实现机械化和自动化生产，铆接过程发出的噪声也会使劳动环境条件变差。因此，如何解决煤矿通风风机因摩擦火花带来的瓦斯爆炸隐患，是有待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种，本专利技术能够提供激光熔覆用的铝青铜粉末，使得熔覆后合金层不产生危险的高能火花，从而解决煤矿通风风机因摩擦产生高能火花带来的瓦斯爆炸隐患。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种激光熔覆用无火花铝青铜粉末，其特征在于，所述招青铜粉末包括:C < 0.03% ；Si < 0.05% ；Mn < 0.10% ；S < 0.006%;Cr < 0.5% ；Ni < 0.5% ；Cu，83%?87%;Al，6% ?10%;和Fe <6.5%。优选的，上述的铝青铜粉末中，Fe < 2.5%，Sn < 0.2%。优选的，上述的铝青铜粉末中，所述的铝青铜粉末进行激光熔覆后获得熔覆层，所述熔覆层的硬度为205?263HV ;所述熔覆层组织主要组成相为:α相铜基固溶体、β相电子化合物Cu3Al基固溶体以及颗粒状K相A13Fe。为了更好的实现本专利技术的目的，本专利技术还提供一种上述的铝青铜粉末的制备方法，将43.5份(重量)纯雾化铜粉、5份(重量)纯雾化铝粉，以及1.5份(重量)纯雾化铁粉进行充分混合。优选的，上述的制备方法中，所述铜粉、所述铝粉和所述铁粉的粒度为-140?+280目，所述充分混合为在混粉机中进行2?4小时的混合。为了更好的实现本专利技术的目的，本专利技术还提供一种利用上述的铝青铜粉末进行激光熔覆的方法，利用同步送粉器将所述铝青铜粉末置于零件的待熔覆表面，通过高能激光束使得所述铝青铜粉末在所述待熔覆表面形成熔覆层。优选的，上述的方法中，所述高能激光束的参数包括:激光功率P = 2.8?3.8Kw、扫描速度V = 3?4mm/S、光斑尺寸为17mmX 1.5mm ；所述零件为:材质是Q235钢的防爆抽出式对旋轴流风机叶轮筒。为了更好的实现本专利技术的目的，本专利技术还提供一种在防爆抽出式对旋轴流风机叶轮筒表面激光熔覆铝青铜的方法，包括以下步骤:对叶轮筒表面与叶轮相对的位置进行预处理，形成待熔覆表面；制备权利要求1所述的铝青铜粉末；调节光纤耦合半导体激光器、焊接机器人、以及焊接变位机，使得高能激光束能够在所述待熔覆表面形成激光熔池，调节同步送粉器，使得所述铝青铜粉末能够自动送入到所述激光熔池内；通过所述同步送粉器向所述待熔覆表面输送所述铝青铜粉末，所述铝青铜粉末经所述高能激光束辐照后，经过迅速熔化、扩散和凝固，在所述待熔覆表面形成一层具有抗撞击摩擦火花、无静电火花、耐蚀耐磨、与基材高强度结合、无高能量火花的招青铜合金恪覆层；对所述招青铜合金恪覆层进行机加工处理；对所述铝青铜合金熔覆层进行探伤处理。优选的，上述的方法中，所述预处理包括:除去表面铁锈和用酒精进行清洗；所述高能激光束的参数包括:激光功率P = 2.8?3.8Kw、扫描速度V = 3?4mm/S、光斑尺寸为17_X 1.5mm、搭接率40%?60% ；所述机加工处理使得所述铝青铜合金熔覆层的表面粗糙度达到Ral2.5 ;所述探伤处理使得所述铝青铜合金熔覆层无气孔、夹渣和裂纹。优选的，上述的方法中，所述铝青铜合金熔覆层的厚度为3mm。本专利技术实施例具有以下技术效果:I)本专利技术实施例的铝青铜粉末用作煤矿通风风机叶轮筒表面的激光熔覆后，熔覆后的合金层不产生危险的高能火花，从而解决煤矿通风风机因摩擦产生高能火花带来的瓦斯爆炸隐患。2)本专利技术实施例采用激光熔覆铝青铜无火花合金层的方法取代了叶轮筒表面传统的铆黄铜工艺，用与基材冶金结合的无火花保护层取代了机械结合的无火花层，防止了可能因为铆铜保护层失效而引起的安全隐患。3)本专利技术实施例限定了铁、锡元素的含量，采用本专利技术组分配置的铝青铜粉末进行激光熔覆后获得熔覆层，能进一步减少摩擦能量的聚集，防止出现高能火花。4)本专利技术实施例限定了含有少量的硅、锰、硫、铬、镍元素，含有该比例的以上元素的铝青铜粉末，抗腐蚀、抗氧化性能改善，既有较好的耐磨性又保持了一定的塑、韧性，综合性能进一步提尚。5)本专利技术实施例的合金层符合GB/T 13813-2008规定，与生锈的Q235摩擦产生低能量火花，与ZLD104摩擦完全没有火花；铝青铜合金层耐蚀性能高，可以明显降低因长时间使用保护层腐蚀失效的安全隐患；铝青铜合金层力学性能优良，硬度比传统工艺中使用的H62黄铜高，可以降低叶轮因为可能产生的变形而将保护层击穿的概率，总之，新的工艺可以提高煤矿通风用风机的安全性。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。【附图说明】后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中:图1是本专利技术实施例的叶轮筒表面激光熔覆铝青铜的方法的步骤流程图；图2是本专利技术实施例提供的简化的叶轮筒三维立体示意图；图3是本专利技术实施例提供的叶轮筒左视图；图4是本专利技术实施例提供的叶轮筒右视图。【具体实施方式】本专利技术第一实施例提供一种激光熔覆用无火花铝青铜粉末，所述铝青铜粉末包括:C < 0.03% ；Si < 0.05% ；Mn < 0.10% ；S < 0.006%;Cr < 0.5% ；Ni < 0.5% ；Cu，83%?87%;Al，6% ?10%;和Fe <6.5%。本专利技术提供的该铝青铜粉末是用作激光熔覆，铝青铜具有比黄铜和锡青铜更好的力学性能，液态下流动性良好，晶内偏析及疏松倾向小，铸件致密，耐蚀、耐寒、耐磨，冲击时不产生火花。因此，本专利技术铝青铜粉末用作煤矿通风风机叶轮筒表面的激光熔覆后，熔覆后的合金层不产生危险的高能火花，从而解决煤矿通风风机因摩擦产生高能火花带来的瓦斯爆炸隐患。在本专利技术的另一个实施例中，采用上述组分的所述的铝青铜粉末进行激光熔覆后获本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光熔覆用无火花铝青铜粉末，其特征在于，所述铝青铜粉末包括：C＜0.03％；Si＜0.05％；Mn＜0.10％；S＜0.006％；Cr＜0.5％；Ni＜0.5％；Cu，83％～87％；Al，6％～10％；和Fe＜6.5％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐广源，赵兵兵，段虎明，赵慧峰，
申请(专利权)人：山西玉华再制造科技有限公司，上海临仕激光科技有限公司，中制高科技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14