铁基金属玻璃合金粉末及其用于涂层的用途制造技术

本发明专利技术提供一种铁基金属玻璃合金粉末及其用于涂层的用途，所述铁基金属玻璃合金粉末包含：以Fe为主要成分；Si、B及C的类金属元素组；少量的过冷度改善元素

【技术实现步骤摘要】
铁基金属玻璃合金粉末及其用于涂层的用途


[0001]本专利技术涉及一种铁基金属玻璃合金粉末(iron
‑
based metallic glass alloy powder)及其用于涂层的应用，并且特别地，具备高硬度、高耐腐蚀性且制造成本低廉的铁基金属玻璃合金粉末及其用于涂层的应用。
[0002]关于本专利技术的相关技术背景，请参考以下所列的技术文献：
[0003][1]美国专利公开号2005/0034792A1.
[0004][2]Shujie Pang,Tao Zhang,Katsuhiko Asami,and Akihisa Inoue,New Fe
‑
Cr
‑
Mo
‑
(Nb,Ta)
‑
C
‑
B Glassy Alloys High Glass
‑
Forming Ability and Good Corrosion Resistance,Materials Transactions,Vol.42,No.2(2001),pp.376
‑
379.
[0005][3]Jun Shen,Qingjun Chen,Jianfei Sun,Hongbo Fan,and Gang Wang,Exceptionally high glass
‑
forming ability of an FeCoCrMoCBY alloy,Applied Physics Letters,86(2005),151907.
[0006][4]S.P.Pang,T.Zhang,K.Asami,A.Inoue,Synthesis of Fe
‑
Cr
‑
Mo
‑
C
‑
B
‑
P bulk metallic glasses with high corrosion resistance,Acta Materialia,50(2002),pp.489
‑
497.
[0007][5]美国专利公开号2016/0298216 A1.
[0008][6]美国专利公开号2019/0119797 A1.

技术介绍

[0009]非晶质合金(amorphous alloys)或是采用现代快速凝固冶金技术制造而成，具备比一般金属优异的力学、物理及化学性能的新型非结晶构造材料。非晶质合金也被称为金属玻璃或液态金属，其内部原子排列呈现不规则，对比一般金属其原子排列为长程有序并形成晶界，非晶质合金由于不规则原子排列及缺乏晶界或析出物，因此非晶质合金其成分元素分布比一般金属合金更均匀。
[0010]非晶质合金具有创纪录的某些优异的物理、力学和化学性能，例如，非晶质合金的强度、韧性、硬度、模量等都突破金属材料的记录。有些成分的非晶质合金是优良的软磁、催化、耐磨、耐腐蚀材料。
[0011]关于非晶质合金的现有技术，不少研究证实通过精确控制元素的浓度和组成才能获得块状非晶质合金材料。现有技术揭示通过增加组成元素的原子尺寸的较大差异，可以获得具有高玻璃化形成能力的块状非晶质合金“1”。现有技术揭示一种具有高玻璃化形成能力的典型铁基块状非晶质合金，其成分为Fe
45
Cr
16
Mo
16
C
18
B5，并且通过添加Nb以及Ta来对铁基块状非晶质合金进行性能改良“2”。
[0012]另有现有技术揭示在Fe
48
‑
x
Co
x
Cr
15
Mo
14
C
15
B6Y2(x＝0,3,5,7,9)中加入Co可以进一步提高非晶合金的玻璃化形成能力“3”。但是，如众所周知，在非晶质合金中加入Mo、Co、Y、Nb以及Ta会使制造非晶质合金的成本大幅增加。
[0013]此外，沃斯田铁不锈钢，例如，AISI 304或AISI 316不锈钢，由16
‑
18Cr(重量百分
比)以及8
‑
10Ni(重量百分比)组成。表面上形成的Cr以及Ni氧化膜可保护AISI 304以及AISI 316不锈钢在某些环境中免于生锈或降低腐蚀速率。传统不锈钢粉末已被用作涂层材料以改进结构钢或部件的表面的耐腐蚀性。然而，不锈钢涂层的硬度低，其维氏硬度(Vickers hardness)值约为Hv 200。不锈钢涂层的耐磨耗性也低。与一般金属涂层结晶组织相比，铁基非晶质合金涂层可以提供优异的性能，包括高耐磨性、耐腐蚀性等。现有技术揭示一种成分为Fe
43
Cr
16
Mo
16
C
15
B
10
的块状铁基非晶质合金，其通过在高速冷却下将熔融合金注入铜模具，可以将其铸造成直径为2.5厘米的棒材“4”。该现有技术采用高Mo含量，实现了高玻璃化形成能力，但是也使此合金非常昂贵。如此高的价格限制了其在市场上的使用。
[0014]制造非晶质合金粉末其粒径通常小于300μm。针对典型热喷涂应用，所使用的合金粉末尺寸通常小于50μm，一道次喷涂其涂层厚度通常小于100μm。为了满足实际需要而不是过度设计，可以调整非晶质合金粉末的组成元素，非晶质合金粉末相对于块状非晶质合金的玻璃化形成能力可以较低。本专利技术即证实了铁基金属玻璃合金中的Mo含量可以大幅降低，但是，仍然可以通过气雾化法(gas atomization)来产生非晶质合金粉末。
[0015]但是，许多铁基金属玻璃合金相较于AISI 316不锈钢的耐蚀性较差，AISI 316不锈钢包含在腐蚀环境中促进表面形成稳定钝化膜的丰富的元素。传统不锈钢中Cr的存在对耐腐蚀性能有明显的积极影响，形成稳定的钝化膜。为了进一步提高在高温下的耐腐蚀性，提高铁基金属玻璃合金粉末的Cr含量是明智之举。此外，增加Cr含量和额外添加Ni可提高Fe基金属玻璃合金粉末的耐腐蚀性能。使用铁基金属玻璃合金粉末热喷涂涂层的硬度可高于Hv 800以上，比沃斯田铁不锈钢(Hv 200)硬得多。铁基金属非晶涂层的高硬度及高耐腐蚀性在许多应用中非常有用。此外，铁基金属玻璃合金粉末可用作珠击处理的细颗粒。
[0016]关于铁基金属玻璃合金粉末的现有技术，已有现有技术揭示一种铁基金属玻璃合金粉末，其成分为(Fe1‑
s
‑
t
Co
s
Ni
t
)
100
‑
x
‑
y
{(Si
a
B
b
)
m
(P
c
C
d
)
n
}
x
M
y
)，各个成分比例为：19≦x≦30；0&a本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁基金属玻璃合金粉末，由下列成分化学式表示：Fe
(100
‑
a
‑
b
‑
c
‑
d)
Cr
a
Ni
b
Mo
c
(B
e
C
f
Si
g
)
d
，其中18≤a≤24；10≤b≤14；6≤c≤8；20≤d≤28；10≤e≤12；6≤f≤10；4≤g≤6。2.根据权利要求1所述的铁基金属玻璃合金粉末，通过气雾化法或水雾法所制成。3.根据权利要求2所述的铁基金属玻璃合金粉末，具有粒径范围为5μm～300μm。4.根据权利要求2所述的铁基金属玻璃合金粉末，由下列成分化学式表示：Fe
26
Cr
24
Ni
14
Mo8B
12
C
10
Si6。5.根据权利要求2所述的铁基金属玻璃合...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文翰，董燕山，叶建宏，王长富，蔡履文，
申请(专利权)人：文生真空科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：