本发明专利技术为一种等离子弧堆焊用耐高温腐蚀及磨损钴基粉末。该粉末包含Cr、Mo、Si、Al、Ta、氧化钇、氧化铈，粉末各组分质量百分数如下：Cr：12~14%；Mo：20~24%；Si：2.5~3.2%；Al：3~6%；Ta：1~3%；氧化钇：0.3~0.8%；氧化铈：0.1~0.2%；余量为Co，原始粉末的粒径范围为200‑350目。本发明专利技术通过对Cr、Mo、Si、Al以及氧化钇、氧化铈等稀土氧化物进行合理的成分配比，在保证钴基合金强度、耐磨性的同时又能保持其高的抗氧化、抗硫化能力。
High temperature corrosion and abrasion cobalt base powder for plasma arc surfacing
The present invention relates to a high temperature corrosion and abrasion cobalt base powder for plasma arc surfacing. The powder Mo, Si, including Cr, Al, Ta, yttrium oxide, cerium oxide powder, the mass percentage of each component are as follows: Cr:12~14%; Mo:20~24%; Si:2.5~3.2%; Al:3~6%; Ta:1~3%; 0.3~0.8%; yttrium oxide: cerium oxide: 0.1~0.2%; margin is Co, the original powder particle size is 350 mesh 200. Through the reasonable components of Cr, Mo, Si, Al and yttrium oxide, cerium oxide and other rare earth oxides, the cobalt based alloy strength, wear resistance and can maintain its high antioxidant and anti sulfide capacity.
【技术实现步骤摘要】
一种等离子弧堆焊用耐高温腐蚀及磨损钴基粉末
本专利技术属于表面工程、冶金领域，涉及一种用于等离子弧堆焊钴基合金粉末，特别是涉及一种等离子弧堆焊用耐高温腐蚀及磨损涂层钴基合金粉末。
技术介绍
在能源化工及热电厂高温及腐蚀介质工况下，零部件表面磨损和腐蚀其的主要形式。目前采用表面工程技术如表面改性、表面堆焊等技术在基体表面沉积一层几微米至几毫米的涂层，从而赋予基体材料优异的耐热、耐蚀、耐磨和抗高温氧化等性能。采用热喷涂、埋弧堆焊、激光熔敷等工艺获得的涂层存在一些质量问题，如:涂层中存在致密度低、气孔、氧化物夹杂等缺陷；焊接热输入不易控制，导致涂层成分稀释率过大，涂层耐磨耐蚀性能下降；涂层厚度小和基体结合强度低、制备过程复杂、生产效率低等问题。采用等离子弧堆焊技术制造高温耐磨耐蚀涂层，可以有效的解决上述问题，并拥有生产工艺条件易调节、操作简单、易实现自动化生产，并有效的降低生产成本。等离子弧堆焊技术是表面工程及再制造领域的一个分支，自上世纪六十年代人们在掌握获得大功率、长寿命的等离子体发生器后，等离子电弧作为一种具有较高能量密度、电弧挺度的新型热源广泛地用在表面熔敷领域。等离子弧堆焊采用联合弧或转移弧熔化零件表面耐磨损耐腐蚀粉末，对零件表面进行改性，使零件表面获得优异的性能。其具有高效、低稀释率、自动化程度高、堆焊用材料范围广等优点，在国内外已获得迅速发展和广泛使用。钴基合金在高温腐蚀介质工况仍具有优异的耐磨、耐腐蚀、抗氧化等性能。特别是其红硬性好，抗摩擦磨损和腐蚀磨损性能好，可以在恶劣的环境下使用。常用的钴基合金粉末为Co-Cr-W系和Co-Cr-Mo系，堆焊这些合金粉末获得熔敷层，虽然可以在一定程度上改善基体金属耐热、耐磨损能，但其高温抗腐蚀能仍待提高，在Na2SO4-K2SO4混合盐900℃保温200h后，涂层的发生严重的硫化其内硫化物深度可达55um并生成大量的氧化物。有研究表明Co-25Cr-10Ni-4Al-5Ta-0.5Y具有很好的耐高温腐蚀性能，但是其显微硬度最佳仅为650～700HV0.5，耐磨损性能不足。堆焊层的耐磨损和耐腐蚀性不足均使涂层的使用持久性能降低，从而使粉末的使用范围受到了一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述现有的钴基合金存在的不足，提供一种等离子弧堆焊用耐高温腐蚀及磨损钴基粉末。该粉末通过在合金粉末中加入Al和稀土元素，并采用机械合金化方法获得一种具有良好的高温耐磨损、耐腐蚀性能且性能稳定的等离子弧堆焊用耐高温腐蚀及磨损钴基合金粉末。本专利技术采用合理的粉末配比和行星式球磨机机械合金化方法制得成分混合均匀、粒度适中、活性较高的钴基合金粉末，较雾化制粉简单易行、节约成本，复合国家节能减排的环保理念。本专利技术的技术方案为：一种等离子弧堆焊用耐高温腐蚀及磨损钴基粉末，包含Cr、Mo、Si、Al、Ta、氧化钇、氧化铈，粉末各组分质量百分数如下：Cr：12～14％；Mo：20～24％；Si：2.5～3.2％；Al：3～6％；Ta：1～3％；氧化钇：0.3～0.8％；氧化铈：0.1～0.2％；余量为Co，原始粉末的粒径范围为200～350目。所述的耐高温腐蚀及磨损钴基粉末的制备方法，包括以下步骤：1)配料：将初始粉末按照以上比例进行配料，初始粉末为99.99wt％的钴粉，99.99wt％的铬粉，99.99wt％钼粉，99.95wt％硅粉，99.99wt％铝粉，99.95wt％钽粉，99.95wt％氧化钇，99.95wt％氧化铈；2)球墨：采用行星式球磨机，将步骤1)配比好的粉末和磨球按照10:1的比例一起放到球磨罐中，并加入步骤1)配比好的粉末质量的0.5～0.7％的硬脂酸作为过程控制剂，并在Ar气氛围下，以转速150～200r/min球墨10～15h，最后冷却到室温；3)出粉：用150目和300目粒径的筛子对步骤2)获得的粉末进行筛分，获得粒径为150～300目的混合粉末。上述耐高温腐蚀及磨损钴基粉末的制备方法中，所涉及的原材料及实验设备均通过公知的途径获得，所采用的操作工艺是本领域技术人员所掌握的。所述的等离子弧堆焊用耐高温腐蚀及磨损钴基粉末的应用，用作等离子转移弧同步送粉堆焊时的原料，在工件表面堆焊涂层。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过对Cr、Mo、Si、Al以及氧化钇、氧化铈等稀土氧化物进行合理的成分配比，在保证钴基合金强度、耐磨性的同时又能保持其高的抗氧化、抗硫化能力。具体体现在：(1)本专利技术制备等离子弧用钴基合金粉末工艺简单，原材料来源广泛，设备要求低，降低了等离子弧焊用钴基合金粉末的生产成本。(2)本专利技术的高温耐腐蚀钴基合金粉末，将其等离子弧堆焊制得的涂层浸入75％Na2SO4+25％K2SO4混合盐中，在900℃条件下保温120h后取出试样，观察其截面金相形貌，在靠近外表面层区域有完整的析出物层，进行35S放射性同位素示踪技术，S侵入基体的深度为22um左右，而一般钴基合金S元素的侵入深度可以达到55um左右，本专利技术的高温抗腐蚀钴基合金有优异的抗氧化、抗硫化能力，使涂层在高温硫化环境中持久性得到了提升。(3)本专利技术的高温耐腐蚀钴基合金粉末，对其等离子弧堆焊制得的涂层进行600℃高温销-盘滑行磨损试验，在载荷32N滑行900m测得失重量为65mg，而一般的钴基合金失重量在128～150mg，耐磨损性能提升了2～2.5倍，充分提高了工件的使用效率，提高了生产效率、节约能源，响应国家绿色再制造的号召。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术实施例1处理后典型显微组织200倍金相照片；图2为本专利技术实施例1取试样进行高温磨损后的表面形貌的SEM照片；具体实施方式下面为本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，便于本领域的技术人员理解，明确本专利技术的保护范围并做出明确的界定，下面的实例均在本专利技术的技术方案前提下进行。本专利技术所述一种耐高温磨损及腐蚀钴基粉末，所述钴基粉末由Co、Cr、Mo、Si、Al、Ta、氧化钇、氧化铈八种成分组合而成，纯度为：99.99wt％的钴粉，99.99wt％的铬粉，99.99wt％钼粉，99.95wt％硅粉，99.99wt％铝粉，99.95wt％钽粉，99.95wt％氧化钇，99.95wt％氧化铈，粒径范围为200～350目。所述钴基粉末中各成分中所占百分比均为重量比。表一为各实施例中钴基粉末的成分重量百分比(其余为Co)实施例CrMoSiAlTa氧化钇氧化铈112202.531.50.30.1213232.541.50.30.15313233.2520.50.15414233.2620.50.2514243.2530.80.2实施例1第一步，配料使用精度为0.01g的天平对各组分按表一实例1各组分重量百分比进行配料1000g，并按总重量的0.5wt％称量5g的硬脂酸。第二步：球墨按照球磨比为1:10，称量所需要磨球的重量，需要注意的是，磨球要求不同直径的混合球，将磨球、混合粉及硬脂酸末放到球磨罐中，其中硬脂酸作为过程控制剂防止球磨过程中粉末出现粘合现象，后用Ar气对密封好的球磨罐进行6次充放气，保证球磨罐中为Ar环境，避免球磨过程中合金组分被氧化，设定行星式球磨机转速为150r/min时间为10h，球墨结束后，将球磨罐放到冰箱里，使球磨本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种等离子弧堆焊用耐高温腐蚀及磨损钴基粉末，其特征为包含Cr、Mo、Si、Al、Ta、氧化钇、氧化铈，粉末各组分质量百分数如下：Cr：12~14%；Mo：20~24%；Si：2.5~3.2%；Al：3~6%；Ta：1~3%；氧化钇：0.3~0.8%；氧化铈：0.1~0.2%；余量为Co，原始粉末的粒径范围为200~350目。
【技术特征摘要】
1.一种等离子弧堆焊用耐高温腐蚀及磨损钴基粉末，其特征为包含Cr、Mo、Si、Al、Ta、氧化钇、氧化铈，粉末各组分质量百分数如下：Cr：12~14%；Mo：20~24%；Si：2.5~3.2%；Al：3~6%；Ta：1~3%；氧化钇：0.3~0.8%；氧化铈：0.1~0.2%；余量为Co，原始粉末的粒径范围为200~350目。2.如权利要求1所述的耐高温腐蚀及磨损钴基粉末的制备方法，其特征为包括以下步骤：1）配料：将初始粉末按照以上比例进行配料，初始粉末为99.99wt%的钴粉，99.99wt%的铬粉，99.99wt%钼粉，99.95wt%硅粉，99.9...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛海涛，刘少奎，李永艳，陈翠欣，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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