一种纳米改性铁基3D等离子喷焊粉末的制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种纳米改性铁基3D等离子喷焊粉末的制备方法，属于金属材料技术领域。本发明专利技术包括如下步骤：步骤1、按质量百分比计，将90

【技术实现步骤摘要】
一种纳米改性铁基3D等离子喷焊粉末的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及金属材料
，尤其涉及一种纳米改性铁基3D等离子喷焊粉末的制备方法和利用该制备方法制备得到的纳米改性铁基粉末以及该纳米改性铁基粉末在3D等离子喷涂焊层中的应用。

技术介绍

[0002]金属材料在机械加工行业、建筑行业和航空航天工程都占据着极其重要的位置。因为硬度不够会导致工件失效，存在安全隐患的同时，还伴随着材料和工件的巨大浪费。工件的破损现象主要产生于工件的表层部分，因硬度不够，耐磨性差导致的失效约占设备损坏的十分之四。因此，工程人员要时刻注意工件的表面处理、强化和修复过程，这是非常重要的一环。
[0003]等离子喷涂技术电弧作为热源,制备工艺简单,但涂层与基体机械结合,易剥落，涂层寿命较低；等离子喷焊技术是等离子转移弧作为主要热源,自动化程度高,获得的合金涂层为冶金结合,且不会出现熔池和稀释率不均匀现象；同激光熔敷相比,等离子喷焊技术工艺过程简单且成本较低。因此,等离子喷焊技术被广泛应用于工件表面的强化与再制造。
[0004]随着现代工业的高速发展，机械零件的损耗越来越大，通过修复再制造可以大大降低成本，等离子喷焊一般采用镍基、钴基和铁基合金粉末作为焊粉使用，其中镍基和钴基合金粉末具有良好的综合性能，但镍和钴属稀缺金属，成本高，一般只用于有特殊表面性能要求的堆焊，铁基合金粉与钢铁基体材料成分相似，故结合程度很好，价格便宜，但是存在硬度较低，耐磨性差的问题，如何制备出成本低廉，依旧保持高硬度，耐磨性良好，冲击韧性不变的喷焊层是现在要解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，为解决现有技术中的焊粉存在的硬度低的技术问题，一方面，本专利技术提供了一种纳米改性铁基粉末的制备方法，其通过采用纳米陶瓷粉末改性铁基自熔性合金粉末，使其具有成本低的前提下，将其应用于焊层能够使硬度、耐磨性大幅提高，冲击韧性保持不变，耐蚀性也略有提高。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0007]一种纳米改性铁基粉末的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1、按质量百分比计，将90
‑
99％的铁基自熔性合金粉末和1
‑
10％的纳米级陶瓷粉末加入溶剂和分散剂进行混合，球磨后得到混合粉末；
[0009]步骤2、将步骤1中得到的混合粉末干燥得到纳米改性铁基粉末。
[0010]优选地，所述铁基自熔性合金粉末的粒径为200～400目，所述纳米级陶瓷粉末的平均粒度为10
‑
40nm。
[0011]优选地，步骤1中，采用超声搅拌法或保护气球磨法将所述纳米陶瓷粉末与所述铁基自熔性合金粉末进行混合。
[0012]优选地，步骤1中，铁基自熔性合金粉末和纳米级陶瓷粉末之和与溶剂和分散剂的质量比为1：2
‑
5：0.01
‑
0.04。
[0013]优选地，所述分散剂为聚苯乙烯或焦磷酸钠。
[0014]优选地，所述焦磷酸钠的浓度为12
‰
，所述焦磷酸钠的加入量占原材料总重量的2％。
[0015]优选地，所述纳米陶瓷粉末为TiN、WC和TiO2粉末中的一种。
[0016]优选地，所述铁基自熔性合金粉末为Fe90或Fe60粉末。
[0017]另一方面，本专利技术提供了一种根据上述纳米改性铁基粉末的制备方法制备得到的纳米改性铁基粉末。
[0018]再一方面，本专利技术提供了上述纳米改性铁基粉末在3D等离子喷涂焊层中的应用。
[0019]本专利技术相对于现有技术，具有如下的有益效果：
[0020]本专利技术提供的纳米改性铁基粉末的制备方法，通过采用纳米陶瓷粉末改性铁基自熔性合金粉末，使其具有成本低的前提下，将其应用于焊层能够使硬度、耐磨性大幅提高，冲击韧性保持不变，耐蚀性也略有提高。
[0021]本专利技术提供的纳米改性铁基粉末，通过3D等离子喷涂技术在相应工件上制备成高强涂层，相较传统铁基自熔性合金涂层，因为纳米级陶瓷粉末的改性作用，硬度，耐磨性，都有明显提高，耐蚀性略有提高，冲击韧性不变，并且成本低廉，工艺简单，可用作缺陷修复或者基体强化使用。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供了一种纳米改性铁基粉末的制备方法，包括如下步骤：
[0023]步骤1、按质量百分比计，将90
‑
99％的铁基自熔性合金粉末和1
‑
10％的纳米级陶瓷粉末加入溶剂和分散剂进行混合，球磨后得到混合粉末；
[0024]其中，优选地对原始铁基合金粉末进行球磨，球磨时间优选为为8
‑
16h以保证步骤1中的铁基自熔性合金粉末粒径的均一性；
[0025]其中，步骤1中的球磨时间优选为24
‑
48h；
[0026]步骤2、将步骤1中得到的混合粉末干燥得到纳米改性铁基粉末；
[0027]其中，步骤2中，干燥条件优选为放入真空干燥箱中，温度为120℃，干燥时间为120min。
[0028]在本专利技术中，所述铁基自熔性合金粉末的粒径为200～400目，优选为300目，所述纳米级陶瓷粉末的平均粒度为10
‑
40nm，优选为20nm。
[0029]在本专利技术中，步骤1中，采用超声搅拌法或保护气球磨法将所述纳米陶瓷粉末与所述铁基自熔性合金粉末进行混合；
[0030]其中，超声搅拌法包括使用超声震荡和搅拌桨搅拌同时进行，超声震荡的频率优选为20
‑
80KHz，搅拌桨转速优选为3500
‑
4500r/min，超声搅拌时间优选为2.5h；
[0031]其中，保护气球磨法中的球磨球的运动方式为泻落式，氩气通气量优选为为1
‑
5L/m3·
min，保护气的作用在于防止混合过程中的研磨造成合金粉的氧化，进而避免杂质被引入喷焊层中，导致性能受到负面影响。
[0032]在本专利技术中，步骤1中，铁基自熔性合金粉末和纳米级陶瓷粉末之和与溶剂和分散
剂的质量比为1：2
‑
5：0.01
‑
0.04。
[0033]在本专利技术中，所述分散剂为聚苯乙烯或焦磷酸钠等工业常用分散剂；
[0034]其中，溶剂为水或酒精，优选为酒精，将纳米级陶瓷粉末、铁基自熔性合金粉末与酒精混合前，本专利技术优选将分散剂溶于酒精中，得到混合溶液，可以有效避免在混合过程中分散剂分布不均匀。
[0035]在本专利技术中，所述焦磷酸钠的浓度为12
‰
，所述焦磷酸钠的加入量占原材料总重量的2％。
[0036]在本专利技术中，所述纳米陶瓷粉末为TiN、WC和TiO2粉末中的一种。
[0037]在本专利技术中，所述铁基自熔性合金粉末为Fe90或Fe60粉末。
[0038]另一方面，本专利技术提供了一种根据上述纳米改性铁基粉末的制备方法制备得到的纳米改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米改性铁基粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、按质量百分比计，将90
‑
99％的铁基自熔性合金粉末和1
‑
10％的纳米级陶瓷粉末加入溶剂和分散剂进行混合，球磨后得到混合粉末；步骤2、将步骤1中得到的混合粉末干燥得到纳米改性铁基粉末。2.根据权利要求1所述的一种纳米改性铁基粉末的制备方法，其特征在于，所述铁基自熔性合金粉末的粒径为200～400目，所述纳米级陶瓷粉末的平均粒度为10
‑
40nm。3.根据权利要求1所述的一种纳米改性铁基粉末的制备方法，其特征在于，步骤1中，采用超声搅拌法或保护气球磨法将所述纳米陶瓷粉末与所述铁基自熔性合金粉末进行混合。4.根据权利要求1所述的一种纳米改性铁基粉末的制备方法，其特征在于，步骤1中，铁基自熔性合金粉末和纳米级陶瓷粉末之和与溶剂和分散剂的质量比为1：2<...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟征兵，李宇翔，陈元钰，崔雅洁，何子迅，吴钒，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：