水泥回转窑上过渡带内表面用合金粉体、制备及其涂层制造技术

本发明专利技术公开了一种水泥回转窑上过渡带内表面用合金粉体及其制备方法，以及用所述粉体材料制备的涂层；粉体材料的化学成分按重量百分比包括：Fe：30‑35％，Co：15‑20％，Cr：15‑20％，Mn：15‑20％，Ni：15‑20％，B：0.004‑0.008％。本发明专利技术中水泥回转窑上过渡带内表面用合金粉体球形度高、流动性好、含氧量低、振实密度高、组份均一、为具有简单面心立方结构的固溶体相组成，所述制备方法为一步法环境污染小，克服了二步法步骤复杂、能耗高等缺点；利用冷喷涂工艺获得水泥回转窑上过渡带内表面涂层具有优异的耐腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属粉体材料及材料表面处理和强化
，尤其涉及一种水泥回转窑上过渡带内表面用合金粉体及其制备方法，以及用其制备的涂层。
技术介绍
水泥回转窑的筒体是设备高效运行的基础部件，其材质基本上是普通钢，高温下普遍存在高温氧化腐蚀，产生氧化层；另外生产过程中水泥窑气氛中含有SO2、Cl、K2O、Na2O等有害成分对筒体也会产生腐蚀，尤其在上过滤带无窑皮区域(约25-40m，各个窑型不同)，且该部分筒体的腐蚀较严重，每次更换耐火砖表面都有一层氧化层。故做好回转窑筒体的维护工作，尤其是对设备筒体腐蚀的有效处理成为现在的重要技术问题。针对水泥回转窑上过滤带腐蚀较严重的部位，研究和开发耐热冲击性好、耐磨性好、抗氧化、耐氯盐孔蚀并且施工方便、经济有效的涂层迫在眉睫。多组元高熵合金是近年来在块体非晶合金的基础上发展起来的一种全新合金体系，突破了传统合金以一种或两种元素为主要组元的设计理念，由不低于5种主要元素按照等原子比或接近于等原子比合金化，而且每一种金属元素的摩尔数与该合金的总摩尔数比介于5-35％之间。合金元素增多产生的高熵效应，缓慢扩散效应、晶格扭曲效应和鸡尾酒混合效应使晶体易于形成简单体心立方(bcc)或简单面心立方结构(fcc)，并可能伴有晶间化合物以及纳米晶，从而达到固溶强化、沉淀强化和弥散强化效果。通过合金成分优化设计可使高熵合金在性能上比传统合金具有更大的优势，如高强度、高硬度、高耐蚀性、高耐热性、特殊的电、磁学性质等特性。利用多组元高熵合金具有较高的熔点、硬度、抗磨损能力、抗腐蚀能力、抗高温氧化能力等众多优点，将其镀膜到金属基体表面，形成高熵合金薄膜，则会对材料的发展起到很好的推进作用。许多研究者针对高熵合金涂层的优点做了很多尝试，如采用激光熔覆技术在低成本铁基材料表面研制具有高硬度、高耐热、耐腐蚀和特殊电、磁等优异综合性能的FeCoNiCrAl2Si和6FeNiCoCrAlTiSi的高熵合金涂层(Zhang H,He Y Z,Pan Y,et al.Phase selection,microstructure and properties of laser rapidly solidified FeCoNiCrAl2Si coating[J].Intermetallics,2011,19(8):1130-1135)；采用激光熔覆技术在Ti-6A1-4V合金基体表面制备了TiVCrAlSi高熵合金涂层，该涂层具有bcc固溶体结构和少量的(Ti,V)5Si3第二相(Huang C,Zhang Y Z,Vilar R.Microstructure characterization of laser clad TiVCrAlSi high entropy alloy coating on Ti-6Al-4V substrate[J].Advanced Materials Research,2010,154-155:621-625)。但由于预混合高熵合金粉末中不同种类的金属元素之间及其与基体之间密度、熔点、比热和膨胀系数等热物理性能存在差异，直接将其应用于激光熔复、热喷涂等表面技术一方面难以得到成分均匀的涂层，涂层的成型质量和表面连续性无法满足生产使用要求；另一方面在涂覆过程中集体对涂层的稀释和元素本身的烧损，实际得到的合金涂层并不一定是名义上的高熵合金范畴。中国专利CN103394685B公开了一种用于制备高熵合金涂层的合金应用于激光熔复、热喷涂等表面技术一方面难以得到成分均匀的涂层，涂层的成型质量和表面连续性无法满足生产使用要求；另一方面在粉末及其制备方法和应用：该法首先按比例称取粒度不大于200目且不小于300目的各种原料粉末，置于研钵中研磨1～3h使之充分混合，然后在铁基材表面进行激光熔覆改性；天津大学申请的CN104141085A、CN104141084A和CN105401042A一系列专利也都是先采用研钵研磨各种混合粉体制备合金粉体的方法，然后在不同的基体上利用激光熔覆的方法制备不同的涂层。该法一方面所采用的原料都是金属粉体，价格相对于相应合金粉体贵且粉体氧化量较高；另一方面采用研钵生产效率低，不适合大规模的工业生产，同时由于不同金属元素的密度等热物理性能存在差异，不可能完全混合均匀，从而使得后续激光熔覆的涂层质量和表面连续性无法满足生产使用要求。中国专利CN1033290404A公开了一种激光熔覆用高熵合金粉末和高熵合金涂层的制备方法：该法将所需各种金属粉体在球磨机中在Ar气气氛中在250-500转/分的速度下球磨3-10h制得预合金粉体，然后由筛粉机筛出粒度范围为140～320目的成品粉，在CO2高功率激光器下采用同步送粉的方式在45钢基体上进行多道熔覆；中国专利CN104841930A公开的用于3D打印的合金粉体及应用其制备高熵合金涂层的方法也是采用球磨将各种原料混合均匀，然后采用激光选择性烧结法在基体表面制得高熵合金涂层；同样中国专利CN105401038A也是采用球磨法先制备合金粉体，然后在磨具钢表面采用激光熔覆的方法制备涂层。上述各专利都是采用球磨法制备高熵合金预合金粉体，能耗高且粉体组分的均匀性仍然有待进一步提高，所采用的原料也都是金属粉体，同样存在价格贵、氧化量较高等缺点。沈阳工业大学申请的一系列专利CN104646660A、CN104651828A、CN104561990A、CN104550901A、CN104607631A和CN104561992A涉及到的合金粉体，都是将等摩尔比的金属粉体或者金属粉体与非金属粉体在行星式球磨机中球磨或研钵中研磨2～5h所得，然后采用激光辐射合金化方法制备出高熵合金基复合材料改性层。上述专利制备高熵合金预合金粉体同样存在前述的各种缺点。中国专利CN104561878A公开了一种喷涂用高熵合金粉末及其制备方法、复合材料及其制备方法：该专利采用真空熔炼炉熔炼高熵合金铸棒-自耗式电极雾化二步法制粉，然后采用喷枪将所制高熵合金粉末喷涂到铝合金、镁合金、锌合金、铜合金和钢材等基体表面制得高熵合金涂层。该法利用二步法(先制备高熵合金铸锭，然后在通过雾化制粉)制备的合金粉体，步骤复杂、能耗高，且第一步制备出来的高熵合金母体表面易形成一层氧化物薄膜。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种水泥回转窑上过渡带内表面用合金粉体及其制备方法，以及用其制备的涂层，所述合金粉体球形度高、流动性好、含氧量低、振实密度高、组份均一、为具有简单面心立方结构的固溶体相组成；制备方法环境污染小，步骤简单、能耗低；所得涂层耐腐蚀性好。本专利技术提出的一种水泥回转窑上过渡带内表面用合金粉体，其化学成分按重量百分比包括：Fe：30-35％，Co：15-20％，Cr：15-20％，Mn：15-20％，Ni：15-20％，B：0.004-0.008％。优选地，其化学成分按重量百分比包括：Fe：33.2％，Co：17.4％，Cr：15.4％，Mn：16.1％，Ni：17.892％，B：0.008％。本专利技术提出的一种所述水泥回转窑上过渡带内表面用合金粉体的制备方法，包括以下步骤：S1、按配比称取铁锭、钴锭、铬锭、锰锭、镍锭和镍硼合金，按熔点由低到高的顺序本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥回转窑上过渡带内表面用合金粉体，其特征在于，其化学成分按重量百分比包括：Fe：30‑35％，Co：15‑20％，Cr：15‑20％，Mn：15‑20％，Ni：15‑20％，B：0.004‑0.008％。

【技术特征摘要】
1.一种水泥回转窑上过渡带内表面用合金粉体，其特征在于，其化学成分按重量百分比包括：Fe：30-35％，Co：15-20％，Cr：15-20％，Mn：15-20％，Ni：15-20％，B：0.004-0.008％。2.根据权利要求1所述水泥回转窑上过渡带内表面用合金粉体，其特征在于，其化学成分按重量百分比包括：Fe：33.2％，Co：17.4％，Cr：15.4％，Mn：16.1％，Ni：17.892％，B：0.008％。3.一种如权利要求1或2所述水泥回转窑上过渡带内表面用合金粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、按配比称取铁锭、钴锭、铬锭、锰锭、镍锭和镍硼合金，按熔点由低到高的顺序依次加入中频感应熔炼炉中，抽真空至1-1.5×10-3MPa，然后充入氩气，在氩气压力为1个大气压的条件下熔炼40-70min得到金属液体；S2、将金属液体送入中间包，然后经喷嘴进入雾化设备中进行气雾化得到所述水泥回转窑上过渡带内表面用合金粉体。4.根据权利要求3所述水泥回转窑上过渡带内表面用合金粉体的制备方法，其特征在于，在S2中，金属液体通过导流管送入中间包，且导流管的温度为650-670℃。5.根据权利要求3或4所述水泥回转窑上过渡带内表面用合金粉体的制备方法，其特征在于，在S2中，金属液体通过喷嘴的流速为8-12Kg/min。6.根据权利要求3-5中任一项所述水泥回转窑上过渡带内表面用合金粉体的制备方法，其特征在于，在S2中，在气雾化的过程中，气雾化的压力为3-4MPa，所采用的气体为...

【专利技术属性】
技术研发人员：冒爱琴，武杏荣，丁赔赔，阮和平，汪雷，曹伊君，杨洪颖，
申请(专利权)人：安徽瑞泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34