一种热喷涂粉末及其用于制备热喷涂层的方法技术

本发明专利技术公开了一种热喷涂粉末及其用于制备热喷涂层的方法，属于表面工程技术领域，由于其组成成分中包含钼、铬、硼、钴、镍、铝和铁等，并且其含有极少的杂质，纯度较高，并且该重量分数比的钼、铬、硼、钴、镍、铝和铁相互配合，不仅保证了其形成的热喷涂涂层具备良好的耐熔融金属腐蚀性、耐热性、耐热冲击性、耐氧化性和耐磨性，并且其可以配合激光熔覆技术在待保护基材表面形成致密的热喷涂涂层，而且该种热喷涂涂层的表面光滑，其韧度和粘附强度良好，具有显著的经济效益和市场应用前景。

A kind of thermal spraying powder and its method for preparing thermal spraying coating

【技术实现步骤摘要】
一种热喷涂粉末及其用于制备热喷涂层的方法
本专利技术涉及表面工程
，尤其涉及一种热喷涂粉末及其用于制备热喷涂层的方法。
技术介绍
目前热喷涂技术已在航空、航天、钢铁、石化、能源、汽车等领域的表面处理方面得到广泛的应用；热喷涂技术工艺简捷，涂层和基体材料选择范围广，易形成耐磨、隔热、抗氧化、耐腐蚀、绝缘和导电等复合功能涂层并涂层厚度易控，可在现场实施大面积施工。但热喷涂涂层由高速飞行液滴撞击基材铺展、变形、堆积凝固形成的工艺特性决定了其具有组织成分不均匀、存有气孔、裂纹和板条层间弱结合等结构缺陷，尤其是涂层与基体之间的弱结合(以机械咬合为主)，这在很大程度上限制了涂层的应用范围与服役寿命。同时，为了向各类工业用机器和普通机器的金属部件赋予有用的特性，例如耐腐蚀性、耐磨性以及耐热性，提出了一种能够在这些部件表面形成热喷涂涂层的技术。该热喷涂涂层是通过向基底材料喷涂经由加热软化或熔融的热喷涂材料形成的。作特殊用途的热喷涂层要求具有优越的耐熔融金属腐蚀性、耐热性、耐热冲击性、耐氧化性和耐磨性。已有技术中用热喷涂粉制备的热喷涂层通常并不具备良好的耐熔融金属腐蚀性、耐热性、耐热冲击性、耐氧化性和耐磨性。因此，亟待提供一种新的热喷涂粉末以提高该热喷涂粉末形成的热喷涂层的耐熔融金属腐蚀性、耐热性、耐热冲击性、耐氧化性和耐磨性。
技术实现思路
本专利技术提供一种热喷涂粉末及其用于制备热喷涂层的方法，能够通过热喷涂工艺形成致密的热喷涂涂层，并且该种热喷涂涂层的表面光滑且具有良好的耐熔融金属腐蚀性、耐热性、耐热冲击性、耐氧化性和耐磨性，具有显著的经济效益和市场应用前景。本专利技术提供的具体技术方案如下：第一方面，本专利技术提供的一种热喷涂粉末包括如下重量份数的原料：金属钼40～60份、金属铬15～20份、硼6～10份、金属钴20～30份、金属镍20～40份、金属铝5.5～6份、金属铁0.01～0.15份和含量小于0.1份的硅，其中，所述热喷涂粉末中的杂质总含量低于5份且所述热喷涂粉末的粒度小于60微米。可选的，所述热喷涂粉末的机械强度在200MPa～500MPa。可选的，所述热喷涂粉末采用粒化烧结法或超声气体雾化技术制备。可选的，所述热喷涂粉末中颗粒粒径小于10微米的颗粒数量占比不低于95％。可选的，所述热喷涂粉末用于通过激光熔覆技术在待保护基材的表面形成热喷涂涂层。另一方面，本专利技术实施例提供一种采用上述的热喷涂粉末制备热喷涂涂层的方法，所述方法包括：对待保护基材的表面进行预清理和预加热，所述预清理步骤至少包括对所述待保护基材的表面进行去油污和喷砂处理，所述预加热以使所述待保护基材的表面温度达到300℃，且预加热过程中需要保持所述待保护基材的表面温度不低于300℃的持续时间不少于2个小时；采用激光熔覆技术在待保护基材的表面制备热喷涂涂层，其中，激光熔覆过程中的具体参数为：激光功率15kW，激光头扫描速度500mm/s，激光束的光斑为矩形光斑，所述矩形光斑的尺寸为长边25mm、短边2mm。可选的，所述热喷涂涂层的厚度为0.05mm～2.5mm。可选的，所述采用激光熔覆技术在待保护基材的表面制备热喷涂涂层具体包括：将同轴送粉装置安装在距离待保护基材表面2～30mm的位置，其中，所述同轴送粉装置采用圆锥形空心结构的激光束腔室，激光束腔室的外部环形空间为保护气体腔室，所述激光束腔室为倒立的圆锥结构，所述同轴送粉装置的壳体为中空结构，所述同轴送粉装置的壳体的内腔为送粉腔室；向所述保护气体腔室中通入保护气，所述保护气为氮气、氩气或氦气中的至少一种，所述保护气用于保护熔化的热喷涂粉末和待保护基材表面形成的熔池；开启激光器以在所述激光束腔室内形成激光束，所述激光束的汇聚点距离所述待保护基材的表面1～20mm，同时向所述同轴送粉装置壳体内腔中的送粉腔室中通入所述热喷涂粉末，所述热喷涂粉末为球形或近球形结构，所述送粉腔室中的送粉量为100g/min，所述送粉腔室中的送粉气流量为15L/min；所述同轴送粉装置沿所述待保护基材的长度方向上按照300mm/s的速度移动，以在所述待保护基材的表面形成耐蚀抗磨的热喷涂涂层。本专利技术的有益效果如下：本专利技术实施例提供一种热喷涂粉末，由于其组成成分中包含钼、铬、硼、钴、镍、铝和铁等，并且其含有极少的杂质，纯度较高，并且该重量分数比的钼、铬、硼、钴、镍、铝和铁相互配合，不仅保证了其形成的热喷涂涂层具备良好的耐熔融金属腐蚀性、耐热性、耐热冲击性、耐氧化性和耐磨性，并且其可以配合激光熔覆技术在待保护基材表面形成致密的热喷涂涂层，而且该种热喷涂涂层的表面光滑，其韧度和粘附强度良好，具有显著的经济效益和市场应用前景。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一本专利技术实施例一提供的一种热喷涂粉末包括如下重量份数的原料：金属钼40～60份、金属铬15～20份、硼6～10份、金属钴20～30份、金属镍20～40份、金属铝5.5～6份、金属铁0.01～0.15份和含量小于0.1份的硅，其中，该热喷涂粉末中的杂质总含量低于5份且热喷涂粉末的粒度小于60微米。需要说明的是，本专利技术实施例的热喷涂粉末中含有的金属钼的含量不能高于60％(重量百分比)，如果金属钼的含量高于60％将会导致该热喷涂粉末形成的热喷涂涂层的韧度和粘结强度不达标，并且会伴随耐热冲击性的下降，甚至引起热喷涂涂层从待保护基材表面脱落或者出现裂缝。但是，实践表明，本专利技术实施例的热喷涂粉末中含有的金属钼的含量也不能低于40％，如果金属钼的含量低于40％，将会导致该热喷涂粉末形成的热喷涂涂层的耐熔融金属腐蚀性、耐热性、耐氧化性和耐磨性明显下降，甚至造成热喷涂涂层的耐熔融金属腐蚀性、耐热性、耐氧化性和耐磨性不达标。因此，优选的，本专利技术实施例的热喷涂粉末中含有的金属钼的含量在40份～60份之间。与金属钼截然不同的是，本专利技术实施例的热喷涂粉末中含有的金属钴的含量如果过低将会导致其形成的热喷涂涂层的韧度和粘结强度明显降低，如果金属钴的含量如果过高又将会导致形成的热喷涂涂层的耐熔融金属腐蚀性、耐热性、耐氧化性和耐磨性明显下降，因此，在金属钴配合金属钼使用的过程中，优选的，本专利技术实施例的热喷涂粉末中金属钴的含量为20～30份。并且，本专利技术实施例的热喷涂粉末中的杂质总含量不能高于5％，如果其中的杂质含量过高，将会导致钼、铬、硼、钴、镍、铝和铁的含量降低，进而导致其形成的热喷涂涂层的耐熔融金属腐蚀性、耐热性、耐氧化性和耐磨性等性能较差。同时还需要要求本专利技术实施例的热喷涂粉末的粒度小于60微米，并且热喷涂粉末采用粒化烧结法或超声气体雾化技术制备，其制备的热喷涂粉末中颗粒粒径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热喷涂粉末，其特征在于，所述热喷涂粉末包括如下重量份数的原料：金属钼40～60份、金属铬15～20份、硼6～10份、金属钴20～30份、金属镍20～40份、金属铝5.5～6份、金属铁0.01～0.15份和含量小于0.1份的硅，其中，所述热喷涂粉末中的杂质总含量低于5份且所述热喷涂粉末的粒度小于60微米。/n

【技术特征摘要】
1.一种热喷涂粉末，其特征在于，所述热喷涂粉末包括如下重量份数的原料：金属钼40～60份、金属铬15～20份、硼6～10份、金属钴20～30份、金属镍20～40份、金属铝5.5～6份、金属铁0.01～0.15份和含量小于0.1份的硅，其中，所述热喷涂粉末中的杂质总含量低于5份且所述热喷涂粉末的粒度小于60微米。


2.根据权利要求1所述的热喷涂粉末，其特征在于，所述热喷涂粉末的机械强度在200MPa～500MPa。


3.根据权利要求2所述的热喷涂粉末，其特征在于，所述热喷涂粉末采用粒化烧结法或超声气体雾化技术制备。


4.根据权利要求3所述的热喷涂粉末，其特征在于，所述热喷涂粉末中颗粒粒径小于10微米的颗粒数量占比不低于95％。


5.根据权利要求4所述的热喷涂粉末，其特征在于，所述热喷涂粉末用于通过激光熔覆技术在待保护基材的表面形成热喷涂涂层。


6.一种采用如权利要求1～5任一项所述的热喷涂粉末制备热喷涂涂层的方法，其特征在于，所述方法包括：
对待保护基材的表面进行预清理和预加热，所述预清理步骤至少包括对所述待保护基材的表面进行去油污和喷砂处理，所述预加热以使所述待保护基材的表面温度达到300℃，且预加热过程中需要保持所述待保护基材的表面温度不低于300℃的持续时间不少于2个小时；
采用激光熔覆技术在待保护基材...

【专利技术属性】
技术研发人员：任红旗，郑学正，郭本，苟琼，
申请(专利权)人：西安宇丰喷涂技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61