新产品及其用途制造技术

本发明专利技术涉及新型预合金化金属基粉末，其旨在用于金属部件的表面涂覆。使用例如激光熔覆或等离子转移电弧焊(PTA)或热喷涂(例如HVOF)沉积该粉末。该粉末可用于减少摩擦和改进沉积涂层的减磨损性质。这样的涂层还可改进机械加工性。作为减摩擦或减磨损组分，可以使用在预合金化粉末中的硫化锰或硫化钨的夹杂物。

New products and their applications

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】新产品及其用途专利
本专利技术涉及三种不同的预合金化金属基粉末的粉末混合物，其旨在用于金属部件的表面涂覆。使用例如激光熔覆(lasercladding)或等离子转移电弧焊(plasmatransferarcwelding，PTA)或热喷涂(thermalspray)(例如HVOF)沉积该粉末混合物。该粉末混合物可用于减少摩擦和改进沉积涂层的减磨损性质。这样的涂层还可改进机械加工性。作为减摩擦或减磨损组分，可以使用在预合金化粉末中的硫化锰或硫化钨的夹杂物(inclusion)。背景热表面处理，即热喷涂和焊粉(weldingpowder)等级(grade)广泛用于涂覆组件表面以抗磨损和腐蚀。基于Fe，Ni和Co的等级已知从根本上改进暴露于磨损和/或腐蚀的组件的使用寿命。但是，仍有大量的用途需要改进组件使用寿命。此外，Ni和Co在全球市场上的高价格和有限供应量也要求更长的使用寿命改进。最后，新的涂覆沉积法，如激光熔覆、冷喷涂和高速喷涂的发展开启了合金化、更精确的涂覆工艺控制和更高自动化的可能性，因此需要更多类型的粉末。改进摩擦和磨损性质的一种方法可能是将固体润滑剂并入热表面处理等级(thermalsurfacinggrade)中以使沉积的涂层包括减摩擦和减磨损物质，同时保持可接受的耐腐蚀性和硬度水平。固体润滑剂是能够减少互相贴着滑动的两个表面之间的摩擦和磨损而不需要液体介质的软固相材料。被考虑为固体润滑剂的材料需要满足至少下列标准：附着于接触表面–粘性；低剪切强度-低固有摩擦；低硬度–低磨蚀度(abrasivity)和对预期环境的热化学稳定性。固体润滑剂的实例是滑石、石墨、硫化锰(MnS)、二硫化钼(MoS2)或二硫化钨(WS2)。固体润滑剂的使用可在下列方面提供优点：在极低或极高温度下的稳定性；在极端环境，如冷或热环境或具有高辐射水平的环境中的稳定性；机械设计问题(更轻的设计、降低的临界速度)或能够承载极端负荷。长期以来，固体润滑剂在热表面处理中的使用是困难的命题，原因在于许多固体润滑剂是金属硫化物并且焊缝中的甚至痕量的硫也会造成开裂和/或腐蚀。Skarvelis等人；ASMEJ.Tribol.132(2010)031302-1–031302-8Surf.&Coat.Techn.203(2009)1384–1394和Trib.Int.42(2009)1765–1770描述了将MnS粉末与金属粉末混合并在例如PTA(等离子转移电弧焊)中使用所得粉末混合物。在Senad等人；WO2014090922中公开了与作为固体润滑剂的MnS联合使用金属粉末的另一实例。但是，固体润滑剂可能具有与油或油脂相比高的摩擦系数；当不可能更新时固体润滑剂膜的磨损寿命有限；与油或油脂相比没有冷却能力或冷却能力有限，或具有由碎屑和残留粒子造成的堵塞倾向。专利技术概述有可能作为金属粉末中的独立组分，即作为分开的粉末粒子加入例如锰和硫。这些组分随后(当金属粉末熔融时)形成所谓的固体润滑剂(在这种情况下是MnS)。但是，存在具有例如Mn和S作为独立组分的缺点，如严重成尘(dusting)和在最终表面涂层中形成MnS的不均匀夹杂物。本专利技术人的专利技术人现在已经发现，可以有利地将固体润滑剂的各组分添加到分开的金属粉末中，然后在进行表面涂覆程序的同时或在进行表面涂覆程序之前混合金属粉末。简言之，混合三种粉末：一种含锰或钨的金属粉末；一种含硫的金属粉末；和一种铁基粉末以实现各种组分之间的适当比率。Mn、W和S在它们各自的粉末粒子中预合金化。然后将这三种金属粉末混合在一起并用于表面涂覆程序，其中将金属粒子熔融，并在熔体(也称为熔池(meltpool))中形成MnS或WS夹杂物。在MnS的情况下，由于在熔池中形成MnS，不容易从熔体顶部除去熔渣。熔渣留在表面涂层如堆焊焊缝(overlayweldingseam)的顶部或侧面。如果在侧面，下一焊缝会覆盖熔渣并且熔渣没有足够的时间移到焊缝顶部。因此，所产生的硬表面的微结构既包括细分散的MnS，又包括熔渣MnS。令人惊讶地，本专利技术人已经注意到根据本专利技术的粉末混合物可用于对表面质量(如表面光洁度、熔渣形成或尺寸变异性)具有高宽容度的用途。所产生的硬表面因此适合用于重型户外设备，如轨道、铁路和电车轨道中的轮子、采矿、农业、采油、采气和施工工具。附图图1S-粉末包覆销(pin)和碳钢销在500MPa的Hertian最大接触压力下的磨损率vs.滑动速度。图2S-粉末包覆销和碳钢销在1000MPa的Hertzian最大接触压力下的磨损率vs.滑动速度。图3S-粉末包覆(S-powderclad)的SEM显微照片，显微照片的顶部是磨损试验表面。图4S-粉末包覆(clad)的SEM显微照片，显微照片的顶部是磨损试验表面。详述本文中和权利要求书中的所有百分比是重量％。本专利技术是一种粉末混合物，其含有：i)具有下列组成的雾化金属粉末：C，0.05-0.5％；Si，2.0-4.0％；B，0.8-1.3％；Cr，2-10％；Fe，3-15％；Al，0.3-0.5％；Mn，5-15％；余量是Ni；ii)具有下列组成的雾化金属粉末：C，0.05-0.2％；Si，2.2-2.9％；B，0.8-1.3％；Cr，2.8-3.45％；Fe，1.4-2.3％；Al，0.3-0.5％；S，3-13％；余量是Ni；iii)具有下列组成的雾化金属粉末：C，0.2-0.27％；Si，3.5％；B，1.6；Fe，2.5；Cr，7.5；余量是Ni。本专利技术还是根据上文的粉末混合物，其中粉末之间的比率使得MnS的量为4-15％。本专利技术还是根据上文的金属粉末，其中所述预合金化粉末的粒度为45μm至200mm，或50-150μm。本专利技术还是一种通过激光熔覆或PTA(等离子转移电弧)用根据上文的金属粉末表面涂覆金属部件由此生产金属涂覆组件的方法。之前已知的是，固体润滑剂如MnS或WS可用于表面涂覆领域，由此在基底表面上形成硬相。MnS或WS充当所谓的固体润滑剂。本专利技术人已经表明，金属粉末的混合物可用于表面涂覆程序，如等离子转移电弧，并且通过选择各金属粉末中的恰当组分，可在所得表面涂层或硬相中形成固体润滑剂。该金属粉末可以是镍、钴或铁基的。在根据本专利技术的混合物中使用三种雾化金属粉末：在一个实施方案中，粉末M可具有下列组成：C，0.05-0.5％；Si，2.0-4.0％；B，0.8-1.3％；Cr，2-10％；Fe，3-15％；Al，0.3-0.5％；Mn，5-15％；余量是Ni。该粉末通过含有所述量的上述元素的熔体的雾化制备。所得粉末含有Mn作为金属合金基质中的夹杂物。这一粉末在本文中称为“粉末M”；粉末S可具有下列组成：C，0.05-0.2％；Si，2.2-2.9％；B，0.8-1.3％；Cr，2.8-3.45％；Fe，1.4-2.3％；Al，0.3-0.5％；S，3-13％；余量是Ni。该粉末通过含有所述量的上述元素的熔体的雾化制备。所得粉末含有S作为金属合金基质中的夹杂物。这一粉末在本文中称为“粉末S”；且第三种粉末是1540–标准等级。这一粉末在本文中称为“粉末MP”。混合粉末S、粉末Mn和粉末P以在下文提到的包覆法中形成的最终熔池中实现4-15％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉末混合物，其含有：i)具有下列组成的雾化金属粉末：C，0.05‑0.5％；Si，2.0‑4.0％；B，0.8‑1.3％；Cr，2‑10％；Fe，3‑15％；Al，0.3‑0.5％；Mn，5‑15％；余量是Ni；ii)具有下列组成的雾化金属粉末：C，0.05‑0.2％；Si，2.2‑2.9％；B，0.8‑1.3％；Cr，2.8‑3.45％；Fe，1.4‑2.3％；Al，0.3‑0.5％；S，3‑13％；余量是Ni；iii)具有下列组成的雾化金属粉末：C，0.2‑0.27％；Si，3.5％；B，1.6；Fe，2.5；Cr，7.5；余量是Ni。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.27 EP 17153509.91.一种粉末混合物，其含有：i)具有下列组成的雾化金属粉末：C，0.05-0.5％；Si，2.0-4.0％；B，0.8-1.3％；Cr，2-10％；Fe，3-15％；Al，0.3-0.5％；Mn，5-15％；余量是Ni；ii)具有下列组成的雾化金属粉末：C，0.05-0.2％；Si，2.2-2.9％；B，0.8-1.3％；Cr，2.8-3.45％；Fe，1.4-2.3％；Al，0...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·迪兹达尔，
申请(专利权)人：霍加纳斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE