一种合成反应等离子熔覆粉末及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种铬－铁－碳－钨－镍系合成反应等离子熔覆粉末及其制备工艺，本发明专利技术采用蔗糖作为碳的前驱体，经过一定温度下的碳化，形成原料粉末周围被碳包覆的铬－铁－碳－钨－镍系反应等离子熔覆复合粉末。其工艺过程是：将符合粒度要求的原料粉末（除蔗糖外）按配比混合后湿磨，混合后的浆状粉末烘干，烘干的粉末与蔗糖混合后分步碳化，碳化后的块状物质破碎筛分。这不仅解决了目前反应等离子熔覆制备碳化物金属复合涂层时的反应等离子熔覆粉末中反应组元分离问题，而且蔗糖作为碳的前驱体，其碳化温度低，生成的碳纯度高，碳化过程中污染小，工业化可行性更高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属陶瓷复合涂层制备技术中的制粉工艺，特别涉及到一种反应等离子皿高铬 铁錢属陶瓷复合材茅縣层的制备。技术背景金属陶瓷复合涂层，尤其是以碳化物为增强相的金属陶瓷复合涂层在航空、航天、冶金、矿山、石油和ibx等领域中的耐磨构件的制造和修复中具有广泛的用途。目前，以碳化物为增强相 的金属陶瓷复合涂层中的陶瓷相通常采用外加复合的方式预制在原材料表面，涂层中陶瓷相分布 不均匀，粒度较粗大，陶^/金属结合界面易受污染，这将大大影响涂层的性能。近年来产生了一 种制备金属陶瓷的新方&"反应等离子熔覆，它将原位合成技称等离子爐技糊结合，利用 粉，粉末之间的反应，在'itS过程中同时完成复合材料的合成。原位反应合成过程中放出的反应热，可以提高熔覆鹏，斷氐涂层的孔隙率，改善涂层与基体的结合；而且原位合成的顾相 颗粒细小，分布均匀，石 相与金属基体的结合界面洁净。因此反应等离子熔覆克月艮了传统等离 子熔覆金属陶瓷工艺的缺点，在制备金属陶瓷复合涂层方面具有不可比拟的优势。近年来国内外在金属陶瓷复合涂层反应等离子熔覆方面已有相当的研究，但反应等离^7^S 技术并未真正在工程实际中获得全面的应用，存在的主要问题是目前采用的反应等离子粉末都是简单的机输混锁或团娜(添加少量的粘结剂制粒)，在等离子高速束流作用下反应転容易分 离，造細当一部分te^末无法充分反应，使涂层中残留有害相，导致涂层的组织不均匀，涂 层质量不稳定。因此，倉辦确保麟鹏中反应贩间充分反应的反应等离子麟复锁末制备 技术已经成为获得M反应等离子皿涂层的技术关键。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对目前反应等离^M制备碳化物复合涂层时的反应等离子熔覆粉末组元分离问题，,一种提^化物金属反应等离子熔覆复合涂层质量的合成反应等离子 臓粉末。本专利技术要解决的另一个技术问题是,一种制备，合成反应等离子J^ffi粉末的制备工艺。 为解决Jd^第一个技术问题，本专利技术主要由以下质量百分比的物质组成铬粉10% 40%，铁粉45% 70%， ,0.5% 6%，钩粉1-8%， H粉1-12%。戶;M的铬粉的粒度为2-3nm,铁粉的粒度为6-9um，钩粉的粒度为0. 5-1 n m，镍粉的粒度为2-3 u m。为解决战第二个技术问题，本专利技术合成反应等离雅覆粉末的制备工艺，包括下列步骤A、 混粉将米娘为2-3um的铬粉，#娘为6-9um的铁粉，茅娘为0. 5-1 u m的鸭粉，*娘 为2-3nm的镍粉按质量百分比铬粉10% 40%，铁粉45% 7(^，钩粉1-8%，镍粉1-12%的比例 混合；B、 鹏将战混激料与酒精按^R比1:1 1.5:1的比例g^磨机，所用钢球与混合 物料的体积比为3:1 6:1，球磨时间为24 72小时，得到平均粒度为4 7nm的浆料；C、 烘干将球磨后的浆丰被烘干箱中烘干，烘干鹏控制在45 7(TC范围内，烘干时间为 12 24小时，得到粉状物料；D、 与赚混合将质量为粉状物料总质量1.6% 24%的蔗糖置于不糊器皿中加热，待蔗 糖由脆性固态转变为粘稠状液体后，再将烘干后的粉状物料倒入蔗糖中，瓶拌使之完全混合均 匀；E、 分步碳化处理将盛有战均匀混糊的器皿置于碳化炉中，封炉门后ffiA氩气，勉口热 至250 350。C，保温1 1.5小时，然后再升,450 550。C下，进行碳化处理2 2. 5小时；F、 破碎、筛分:，化后得到的多孑L块状固体经球磨破碎和振动筛分,环进行破碎、筛分， 制备出粒度为70-140 u ra的反应等离子^皿粉末。采用本专利技术制备这种反应等离子皿粉末的最大特点是，熔覆粉末中的碳是由碳的前驱 较低的，下经碳化而获得，形 包覆在原料粉末周围的包覆结构，Fe、 Cr、 W、 Ni粉末lii碳 化后生成的单质^i^，粉末颗粒细小，原料粉末与碳的粘结3雖高，在鹏等离预覆鹏中不易分离，使得反应等离子熔覆过程中组元粉末倉辦充分反应，有利于反应的顺利完成。球磨是 为了使原料粉末粒度降低以及原料粉末的均匀分布，有利于熔覆过程中的原位反应；采用湿磨作 为球磨方式可以使原料粉末在球磨过程中不被氧化和原料粉末的均匀分布；蔗糖加热皿稠状液 体后与烘干后的粉末搅拌混合可以使成分混合更加均匀；采用分步碳化法是因为蔗糖中含有大量 的氢元素和氧元素，碳化的目的就是要将氢元素和氧元素去除，在较iW化M下原料粉末活性 较强，易于和碳化产生的气体中的氧元素发生氧化反应，反应放热同时会弓胞了原料粉末的自蔓 延反应。如果碳化離较低时，可以防止氧化反应和自蔓延反应的发生，但是所制备的反应等离 子熔覆粉末中氢氧含量较高，碳化不完全。为了解决这一问题，采用分步碳化法进行碳化。首先 在较低，下(250 350 。C) M保温l 1.5小时，除去氢氧。因为此时原料粉末的活性较小， 而且碳化产生的气，^S慢，可避免发生自蔓延反应。然后m升至450 550。C继,化处理 2 2. 5小时。这一阶腿然原料粉末的活性较高，但JiiKi第一阶段的^ft，此时的碳化产生 的气体量已经很小，不会产生氧化和自魏反应。 综上戶脱，本专利技术的优点舰是(1) 解决了目前反应等离^ms同步送M:程中高速等离子束流作用下^^^W易分离，造成体系反应不完全，臓涂层质量不够稳定的问题。(2) 本专利技术制备的l&^"碳"^^反应等离子Ma复^^末中形成碳包覆在原料粉末周围 的包覆结构，原料粉末与碳的粘结3艘高，在i^31f呈中不易分离，有利于反应的顺利誠。(3) 采用庶糖作为前驱体，碳化離低， 的 ^高，碳4fca程中污染小，工业可行性更高。(4) 制备的反应等离子麟涂层中无有害相残留，且组织均匀。涂层表面鹏为900 1100HV， 耐磨性优于常规隨耐磨涂层。附图说明图1为H碳"^^反应等离予皿复^^末SEM照片；图2为H^"^反应等离子皿复^^末X射线衍射图谱； 图3为复合涂层SEM,;图4为复合涂层的X射线衍射图谱； 图5为复合涂层的显微5，。从图1铬-l碳,"ll系反应等离^S复，末SEM照片中可以看到制备的,-碳* 镍系反应等离子熔覆复M末中，形成碳包覆在细小原料粉末周围的包覆结构，原料粉末与碳的 粘结强度高，在熔覆过程中不易分离，有利于反应的完成；从图2铬-l碳l镍系反应等离子 臓粉末X射线衍射结果可以看到，采用此》法制备的复锁末中不含有ffisj其它杂质，同时在 碳皿程中也没有形皿化物和碳化物；从图3复合涂层背tm形貌中可以看到，所获涂层组织 均匀，涂层中无大茅娘团聚物，细小(Cr，Fe)A增强相均匀分布在金属難中，颗粒细小；图4 为复合涂层X射线衍射图谱，从图中可以看到从图4复合涂层的XRD结果中可以看到，所获涂层 成分简单，只由(Cr，Fe)7Q和Y两相组成，Y相中含有大量的Fe、 Cr、 W和Ni，无其它杂质相和有害相 ;图5为复合涂层的显微^s分布，可以看出涂层具存咬高的ma,分布比较均匀，涂层与難结合区鹏值逐渐斷氏到基体水平。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的合成反应等离: ^粉末及其制备工艺作进一雜细说明 实施例1取丰娘为2-3um的铬粉，粒度为6-9um的铁粉，茅娘为0. 5-1 y m的钩粉，丰娘为2-3um 的镍粉按质量百分比铬粉35%，铁粉5(M，鸽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成反应等离子熔覆粉末，其特征是主要由以下质量百分比的物质组成：铬粉１０％～４０％，铁粉４５％～７０％，碳粉０．５％～６％，钨粉１－８％，镍粉１－１２％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘均波，
申请(专利权)人：潍坊学院，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]