过渡层用粉体、制备方法及耐高温难熔金属基体保护层技术

本发明专利技术公开了过渡层用粉体、制备方法及耐高温难熔金属基体保护层，过渡层用粉体的制备方法，在难熔金属基体与涂层之间通过热喷涂所述粉体形成过渡层，主要包括如下步骤：按照质量百分比称取20%

【技术实现步骤摘要】
过渡层用粉体、制备方法及耐高温难熔金属基体保护层


[0001]本专利技术涉及钨钼等难熔金属材料领域，具体的说是过渡层用粉体、制备方法及耐高温难熔金属基体保护层。

技术介绍

[0002]难熔合金具有高温强度和高温硬度高，导热、导电性能好、热膨胀系数低等优越的机械性能和物理性能，被广泛用于冶金、机械、能源、化工、国防和电子等领域。但是其大气条件下，在300
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475℃温度下开始被氧化，而随着温度的升高其氧化速度也在逐渐加快，如何减缓钼、钨等难熔金属材料在大气环境下的氧化速度。目前，钨、钼材料供应厂家多采用Si基涂层、氧化物涂层或者稀土氧化物涂层来解决其在高温空气下的氧化损耗问题，但是由于钨、钼等难熔金属与所选用的涂层材料的热膨胀系数差异过大，导致涂层在高温空气下使用一段时间后，就会发生涂层脱落或者涂层裂纹等现象。因此，制备出一种热膨胀系数介于涂层材料和基体材料之间的过渡层喷涂材料，对于解决钨、钼难熔金属高温氧化问题至关重要。
[0003]市场上通用的高温金属涂层过渡材料通常为NiCrAlY或NiCrAl系材料，但是由于钨、钼等难熔金属的使用温度一般在1000℃以上，而该材料无法满足温度高于1000℃时的使用场景。因此，针对钨、钼等难熔金属，如何制备出热膨胀系数介于基体金属或合金与涂层材料之间的过渡层材料，成为了当前限制难熔金属高温、大气环境下应用的主要问题。

技术实现思路

[0004]为了克服现有难熔金属及其合金制品与Si基涂层、氧化物涂层或者稀土氧化物涂层材料的热膨胀系数差异过大，涂层易脱落等状况，本专利技术提供了过渡层用粉体、制备方法及耐高温难熔金属基体保护层。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的具体方案为：过渡层用粉体的制备方法，在难熔金属基体与涂层之间通过热喷涂所述粉体形成过渡层，主要包括如下步骤：（1）、按照质量百分比称取20%
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60%的MoSi2粉、20%
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60%的SiO2粉、5%
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20%的Si3N4粉和1%
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5%的La2O3粉，混合均匀，得到混合粉末；（2）、将混合粉末置于真空炉内进行烧结成型，得到坯料；（3）、将坯料研磨、过筛，取筛下物；（4）、将筛分出的粉末置于等离子喷涂设备的送粉器内进行等离子喷涂处理；（5）、将经等离子喷涂后的粉末收集，过筛，取粒度区间为25um
‑
75um的筛下粉末做为热喷涂过渡层粉末。
[0006]进一步地，步骤（1）中，MoSi2、SiO2、Si3N4和La2O3粉末的费氏粒度均为3.5~4.3um，纯度均≥99.5%，且粉末颗粒清晰，无明显团聚现象。
[0007]进一步地，步骤（1）中，Si3N4的质量百分比由难熔金属基体与涂层之间的热膨胀
系数之差R决定：若R≤5.0
×
10
‑6K
‑1，则Si3N4的质量百分比为5%
‑
10%；若R＞5.0
×
10
‑6K
‑1，则Si3N4的质量百分比为10%
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20%。
[0008]进一步地，步骤（2）中，烧结温度为600~1000℃，真空度≥5.2
×
10
‑
1Pa。
[0009]进一步地，步骤（3）中，对研磨后的粉末用200目的筛网进行过筛处理，取筛下物，得到粒度不大于80um的混合粉末。
[0010]进一步地，步骤（4）中，等离子喷涂中，送粉器流量为：0.2m3/h~0.6m3/h，电压为35~40V，电流为520~600A。
[0011]进一步地，步骤（5）中，得到的粉体为平均粒度50um的球形粉末，其合金化程度为96%。
[0012]过渡层用粉体，采用上述的热喷涂过渡层用粉体的制备方法制得。
[0013]一种耐高温难熔金属基体保护层，所述保护层包括过渡层和涂层，所述过渡层是利用上述的热喷涂过渡层用粉体采用热喷涂工艺制备的，所述涂层为硅基涂层、氧化物涂层或者稀土氧化物涂层。
[0014]有益效果：本专利技术采用粉末直接真空烧结+等离子喷涂合金化的方法，通过粉末的一次致密化烧结和二次合金化喷涂等工艺，制得具备流动性好，且合金化程度高的粉末。同时，由于该混合粉末所选配比的原因，使得所选择的混合粉末的热膨胀系数介于难熔金属和陶瓷涂层材料之间，有助于缓解难熔金属基体与陶瓷涂层材料之间热膨胀变形差异，避免了涂层使用过程中的裂纹和脱落等问题，且有助于提高涂层的耐高温氧化性能。
具体实施方式
[0015]下面将结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0016]过渡层用粉体的制备方法，在难熔金属基体与涂层之间通过热喷涂所述粉体形成过渡层，主要包括如下步骤：（1）、按照质量百分比称取20%
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60%的MoSi2粉、20%
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60%的SiO2粉、5%
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20%的Si3N4粉和1%
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5%的La2O3粉，MoSi2、SiO2、Si3N4和La2O3粉末的费氏粒度均为3.5~4.3um，纯度均≥99.5%，且粉末颗粒清晰，无明显团聚现象，混合均匀得到混合粉末；（2）、将混合粉末置于真空炉内进行烧结成型，烧结温度为600~1000℃，真空度≥5.2
×
10
‑
1Pa，得到坯料；（3）、将坯料研磨、过筛，取筛下物，对研磨后的粉末用200目的筛网进行过筛处理，取筛下物，得到粒度不大于80um的混合粉末；（4）、将筛分出的粉末置于等离子喷涂设备的送粉器内进行等离子喷涂处理，等离子喷涂中，送粉器流量为：0.2m3/h~0.6m3/h，电压为35~40V，电流为520~600A；（5）、将经等离子喷涂后的粉末收集，筛分，取筛下物，即得到热喷涂过渡层用粉体，得到的粉体为平均粒度50um的球形粉末，其合金化程度为96%。
[0017]需要说明的是，步骤（1）中，Si3N4的质量百分比由难熔金属基体与涂层之间的热
膨胀系数之差R决定：若R≤5.0
×
10
‑6K
‑1，则Si3N4的质量百分比为5%
‑
10%；若R＞5.0
×
10
‑6K
‑1，则Si3N4的质量百分比为10%
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20%。
[0018]过渡层用粉体，采用上述的热喷涂过渡层用粉体的制备方法制得。
[0019]一种耐高温难熔金属基体保护层，所述保护层包括过渡层和涂层，所述过渡层是利用上述的热喷涂过渡层用粉体采用热喷涂工艺制备的，所述涂层为硅基涂层、氧化物涂层（如氧化锆、氧化铝等）或者稀土氧化物涂层。
[0020本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.过渡层用粉体的制备方法，其特征在于，在难熔金属基体与涂层之间通过热喷涂所述粉体形成过渡层，主要包括如下步骤：（1）、按照质量百分比称取20%
‑
60%的MoSi2粉、20%
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60%的SiO2粉、5%
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20%的Si3N4粉和1%
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5%的La2O3粉，混合均匀，得到混合粉末；（2）、将混合粉末置于真空炉内进行烧结成型，得到坯料；（3）、将坯料研磨、过筛，取筛下物；（4）、将筛分出的粉末置于等离子喷涂设备的送粉器内进行等离子喷涂处理；（5）、将经等离子喷涂后的粉末收集，筛分，取筛下物，即得到热喷涂过渡层用粉体。2.根据权利要求1所述的过渡层用粉体的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，MoSi2、SiO2、Si3N4和La2O3粉末的费氏粒度均为3.5~4.3um，纯度均≥99.5%，且粉末颗粒清晰，无明显团聚现象。3.根据权利要求1所述的过渡层用粉体的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，Si3N4的质量百分比由难熔金属基体与涂层之间的热膨胀系数之差R决定：若R≤5.0
×
10
‑6K
‑1，则Si3N4的质量百分比为5%
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【专利技术属性】
技术研发人员：张灵杰，岳慎伟，杨雷雷，
申请(专利权)人：洛阳科威钨钼有限公司，
类型：发明
国别省市：