冷气喷涂方法和组合物技术

冷气喷涂方法、组合物和制品。所述冷气喷涂方法描述为包括在要沉积致密多孔涂层的表面上喷涂一种组合物，该组合物包含与较软、剪切可变形的二级相金属和/或金属合金混合的至少一种镍或铁基材料。本发明专利技术也描述用于此方法的组合物和由此方法制造的制品。

Cold air spray methods and compositions

Cold air spraying method, composition and product. The cold air spraying method is described as spraying a composition on the surface of the dense porous coating, which contains at least one nickel or iron based material mixed with a soft, shear deformable two stage phase metal and / or metal alloy. The invention also describes a composition for the method and a product made by the method.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冷气喷涂方法和组合物
本专利技术一般所属的
为冷气喷涂。专利技术背景冷气喷涂是一种涂层沉积方法，该方法使用通过气体射流以高速加速的粉末材料，粉末材料在碰撞期间粘着到表面上。金属、聚合物和陶瓷是可用冷气喷涂技术沉积的一些代表性材料。与热喷涂方法例如等离子喷涂、电弧喷涂和火焰喷涂不同，例如，粉末在喷涂期间不在外部熔融。这种技术特别用于部件修复领域。例如，已有一些问题与用于制造很多不同类型组件的金属合金的腐蚀和磨损相关。这可代表与大的昂贵制品相关的高成本和显著的难题，例如用于例如旋转式飞行器的传动和变速箱。冷气喷涂提供修复此类部件的一种方法。方法也已用于修复飞行器发动机、燃气涡轮机和在石油天然气工业中使用的部件等。虽然已发现基础技术是提供这种修复和其它表面保护用途的成本有效和环境可接受技术，但在该领域不断探索以更有效和高效的方式产生、使用和改进这种方法的途径，这也可潜在提高其可用性和适用性。本文所述组合物和方法满足上述挑战，尤其包括实现更有效和高效处理。专利技术概述本文描述一种冷气喷涂方法，该方法包括在基材上喷涂组合物，该组合物包含与较软、剪切可变形的二级相金属和/或金属合金混合的至少一种镍或铁基材料一级相，以沉积致密或多孔涂层。另外的实施方案包括：上述方法，其中镍或铁基材料一级相包含一种或多种钢、不锈钢、镍合金、镍超合金、钴合金、钛合金和金属间化合物；上述方法，其中镍或铁基材料一级相包含以下一种或多种：镍包层、镍粉末、混合镍-铝粉末和陶瓷；上述方法，其中二级相包含以下一种或多种：铜、铝、银、锌、铂、钯及其合金；上述方法，其中二级相包含至少部分用铝薄片包层的镍颗粒；上述方法，其中陶瓷包含以下一种或多种：YSZ、氧化铝、碳化钨、CrC、TiO2、TiOx=1.7-1.9和SiC；上述方法，其中陶瓷用软延性合金包层；上述方法，其中涂层为至少1毫米厚；上述方法，其中涂层基本无残余应力，具有低孔隙率、低氧化物含量，且基本无内部裂纹；上述方法，其中组合物以至少约600米/秒平均速度在小于约1000℃喷流温度、大于约20克/分钟进料速率喷涂；上述方法，其中一级和二级相金属通过以下一种或多种方式组合：机械混合、机械成合金、机械包层、喷干附聚、制粒、化学气相沉积、物理气相沉积、电化学沉积和/或等离子致密化；上述方法，其中附聚包括纳米粉末附聚；上述方法，其中物理气相沉积包括流化床物理气相沉积；上述方法，其中化学气相沉积、物理气相沉积和/或电化学沉积包括在至少一种一级相金属的外表面上沉积至少一种二级相金属。另外的实施方案也包括：特别适用于冷喷涂的组合物，所述组合物包含与较软、剪切可变形的二级相金属和/或金属合金混合的至少一种镍或铁基材料一级相；上述组合物，其中镍或铁基材料一级相包含一种或多种钢、不锈钢、镍合金、镍超合金、钴合金、钛合金和金属间化合物；上述组合物，其中镍或铁基材料一级相包含以下一种或多种：镍包层、镍粉末、混合镍-铝粉末和陶瓷；上述组合物，其中二级相包含以下一种或多种：铜、铝、银、锌、铂、钯及其合金；上述组合物，其中二级相包含至少部分用铝薄片包层的镍颗粒；上述组合物，其中陶瓷包含以下一种或多种：YSZ、氧化铝、碳化钨、CrC、TiO2、TiOx=1.7-1.9和SiC；上述组合物，其中陶瓷用软延性合金包层；和用组合物和通过上述方法制造的涂覆制品。通过以下描述，这些和另外的实施方案将显而易见。附图简述图1显示关于本文所述颗粒的代表性压力-速度。图2、3、4和5显示本文所述方法的一些实施方案的示意图。图6、7、8、9、10和11显示本文所述方法的一些实施方案的显微图。图12显示本文所述方法的一些处理参数实施方案。图13和14显示本文所述方法的一些实施方案的显微图。专利技术详述本文所示细节作为实例，只为了说明性讨论本专利技术的不同实施方案，并为了提供相信作为本专利技术原理和概念方面的最有用和容易理解的描述而提出。关于这一点，不试图比基本了解本专利技术所必要的更详细地显示本专利技术的细节，该描述使如何可在实施中体现本专利技术的数种形式对本领域的技术人员显而易见。现在参考更详细实施方案描述本专利技术。然而，本专利技术可以不同形式体现，而不应解释为限于本文阐述的实施方案。相反，提供这些实施方案，使得本公开彻底和完全，并且充分对本领域的技术人员表达本专利技术的范围。除非另外定义，本文所用的所有技术和科学术语均具有本专利技术所属领域的技术人员普遍了解的相同含义。本文专利技术详述中使用的术语只是为了描述具体实施方案，并不是要限制本专利技术。如专利技术详述和附加权利要求中所用，除非本文另外清楚地指明，单数形式“一个”和“所述”旨在包括复数形式。本文提到的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献均明确通过全文引用结合到本文中。除非另外指明，说明书和权利要求书中所用的所有表示成分量、反应条件等的数字均应理解为在所有情况下受词语“约”修饰。因此，除非指明相反，以下说明书和附加权利要求书中阐述的数字参数均为可根据由本专利技术寻求获得所需性质变化的近似值。在最低限度，并且不作为试图限制权利要求范围的等同原则的应用，各个数字参数应按照有效数字和普通舍入方法的数值解释。尽管阐述本专利技术宽范围的数字范围和参数为近似值，但具体实施例中提到的数值均尽可能精确报告。尽管如此，由于在相应试验测量中发现的标准偏差，任何数值本身必然包含一定误差。在整个说明书中给出的每个数字范围应包括在此较宽数字范围内的每个较窄数字范围，如同在本文中完全明确地写出这些较窄数字范围。本专利技术的另外的优势将部分在以下描述中阐述，并且部分从以下描述显而易见，或者可通过实施本专利技术而认识。应当了解，前面一般描述和以下详述仅为示例性和说明性，并不是所要求保护的本专利技术的限制。在经受碰撞诱导高冲击应力时，粉末材料混合物显示多种主要影响，在一些情况下显示辅助影响(见例如，EakinsDE,ThadhaniNN,“ShockCompressionofReactivePowderMixtures”(反应粉末混合物的冲击压缩),InternationalMaterialsReviews,2009,Vol:54,ISSN:0950-6608,181-213页，以下称为Eakins论文；也见BosloughM.B.,“Shock-inducedChemicalReactionsinNi-AlPowderMixtures:RadiationPyrometerMeasurements”(Ni-Al粉末混合物中的冲击诱导化学反应：辐射高温计检测),ChemicalPhysicalLetters,Vol.150,5/6,Aug.1989,p618-62，以下称为Boslough论文；和Do,I.P.H.,BensonD.J.“MicromechanicalModelingofShock-InducedChemicalReactionsinHeterogeneousMulti-MaterialPowderMixtures.”(不均匀多种材料粉末混合物中冲击诱导化学反应的微力学模型)Int.JournalofPlasticity,Vol17,4,2001,p.641-668)，以下称为Do论文，所有这些均通过引用结合到本文中)：1)剪切变形到大的应变，具有改变的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷气喷涂方法，所述方法包括喷涂组合物，该组合物包含与较软、剪切可变形的二级相金属和/或金属合金混合的至少一种镍或铁基材料一级相，以在基材上沉积致密或多孔涂层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种冷气喷涂方法，所述方法包括喷涂组合物，该组合物包含与较软、剪切可变形的二级相金属和/或金属合金混合的至少一种镍或铁基材料一级相，以在基材上沉积致密或多孔涂层。2.权利要求1的方法，其中所述镍或铁基材料一级相包含一种或多种钢、不锈钢、镍合金、镍超合金、钴合金、钛合金和金属间化合物。3.权利要求1的方法，其中所述镍或铁基材料一级相包含以下一种或多种：镍包层、镍粉末、混合镍-铝粉末和陶瓷。4.权利要求1的方法，其中所述二级相包含一种或多种铜、铝、银、锌、铂、钯及其合金。5.权利要求1的方法，其中所述二级相包含至少部分用铝薄片包层的镍颗粒。6.权利要求3的方法，其中所述陶瓷包含以下一种或多种：YSZ、氧化铝、碳化钨、CrC、TiO2、TiOx=1.7-1.9和SiC。7.权利要求3的方法，其中所述陶瓷用软延性合金包层。8.权利要求1的方法，其中所述涂层为至少1毫米厚。9.权利要求1的方法，其中所述涂层基本无残余应力，具有低孔隙率、低氧化物含量，且基本无内部裂纹。10.权利要求1的方法，其中所述组合物以至少约600米/秒平均速度在小于约1000℃喷流温度、大于约20克/分钟进料速率喷涂。11.权利要求1的方法，其中所述一级和二级相金属通过以下一种或多种方式组合：机械混合、机械成合金、机械包层、喷干...

【专利技术属性】
技术研发人员：S维尔森，A巴斯，M内斯特勒，S库达帕，
申请(专利权)人：欧瑞康美科美国公司，
类型：发明
国别省市：美国,US