【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及具有基本上不含铬和镍的铁基合金的热喷涂材料原料。热喷涂材料原料有效用于热喷涂、激光熔覆或堆焊表面硬化方法。
技术介绍
1、常规的表面硬化合金含有铬。通过形成硬相，如碳化物、硼化物或硼碳化物，铬提高抗磨损性、耐腐蚀性和耐磨性。几乎所有的常规不锈钢和镍基超合金都利用铬来赋予合金所需的耐腐蚀性水平。然而，当包含铬的合金经受焊接或热喷涂过程时，合金中危险量的铬可作为六价铬释放到空气中。六价铬是一种已知的致癌物，且对人体有毒。如果吸入，六价铬可导致肺损伤、鼻损伤、咽喉损伤或癌症。因此，开发不含铬材料以减轻这种健康问题是重要的。
2、从合金体系去除铬的一个缺陷是耐腐蚀性损失。对于铁基合金尤其如此。在某些应用中，耐腐蚀性是不必要的，则可以利用不含铬合金。然而，在大多数应用中，要求合金不生锈或腐蚀。
3、已经开发了几种不含铬焊接和热喷涂表面硬化合金。一个实例是专利文献1，专利文献1教导由具有60％-75％硼化铁的贝氏体钢组成的不含铬合金。
4、第二个实例是专利文献2、专利文献3和专利文献4各自中的公开内容。所有三个公开教导了包含镍的不含铬合金。与铬一样，镍和含镍合金近年来也受到环境和卫生组织的详细审查。因此，在合金中避免镍和铬是重要的。
5、第三个实例是专利文献5，专利文献5教导了包含钛的不含铬合金。钛的加入可导致可制造性挑战，特别是如果合金将经受惰性气体雾化过程。因此，希望在合金中避免钛。
6、第四个实例是专利文献6，专利文献6教导了一种不含铬、耐磨合金。这个公开包括具有合
7、在实施方案中，该公开的铁基合金具有30重量％至65重量％硼化物含量。在其它方案中，该公开的铁基合金具有35重量％至65重量％硼化物含量。在还其它方案中，该公开的铁基合金具有40重量％至65重量％硼化物含量。
8、在实施方案中，该公开的铁基合金具有小于2.0重量％碳含量。在其它实施方案中，该公开的铁基合金具有小于1.5重量％碳含量。在还其它实施方案中，该公开的铁基合金具有小于1.0重量％碳含量。
9、第五个实例是专利文献7，专利文献7教导了包含高达4.5重量％铝的不含铬铁基热喷涂材料。为了提供足够的耐腐蚀性，该公开包含大于5.0重量％铝。在该公开中，铝为贡献不含铬的铁基合金耐腐蚀性的主要元素。因此，在该公开中重要的是使铝含量最大化。
10、然而，在专利文献1-7中描述的合金都没有提供合金或涂层的耐腐蚀性和/或改善的硬度。本公开提供了基本上不含铬、基本上不含镍且耐磨的合金。
11、
技术介绍
文献
12、[专利文献1]
13、美国专利号8,268,543
14、[专利文献2]
15、美国公布号2013/0294962
16、[专利文献3]
17、美国公布号2005/010126
18、[专利文献4]
19、美国专利号7,569,286
20、[专利文献5]
21、美国公布号2010/000858
22、[专利文献6]
23、美国专利10,105,796
24、[专利文献7]
25、美国公布号2020/198302
技术实现思路
1、本公开的一个目的是提供基本上不含铬和不含镍同时仍保持耐磨性的用于焊接和热喷涂应用的铁基合金，包括铁基合金的热喷涂材料原料，包括铁基合金的表面硬化材料，和制造表面硬化材料的方法。用于制造的方法可包括包芯丝填充(cored wirefilling)、成形以及拉伸和粉末雾化。
2、“基本上不含铬”限定为小于1.0重量％。优选“基本上不含铬”限定为小于0.5重量％。更优选“基本上不含铬”限定为小于0.1重量％。
3、本公开的实例实施方案涉及表面硬化/环形加硬材料，用于制造表面硬化/环形加硬材料的合金或粉末组合物，用于制造表面硬化/环形加硬材料的方法，结合这些表面硬化/环形加硬材料的组件或基体，以及由这些表面硬化/环形加硬材料保护的组件或基体。这些组件或基体的实例可以为但不限于纸浆和纸应用。纸浆和纸应用包括以下组件和用于以下组件的涂层：用于造纸机(包括扬克干燥器、空气穿透干燥器和其它干燥器)的辊、轧光辊、机器辊、压辊、卷绕辊、蒸煮器、纸浆混合器、碎浆机、泵、锅炉、粉碎机、卫生纸机、卷捆处理机、纤维引导系统(如偏转器叶片)、刮刀、蒸发器、磨浆机、流浆箱、丝部件、压力部件、机光烘缸(m.g.cylinder)、轴式卷纸机、卷绕器、真空泵、高频疏解机和其它纸浆和纸设备。
4、在许多应用中，用涂料热喷涂或表面硬化的组件暴露于腐蚀性环境。在几种这些应用中，将铬加到涂料中，以提供足够的耐腐蚀性。然而，由于对六价铬的环境、健康和安全担忧，本公开的一个目的是避免或最小化涂层材料原料中铬的量。
5、本公开的实例用铝代替铬来对涂层提供耐腐蚀性。众所周知，铝在暴露于氧气时产生氧化铝层。这种氧化铝层有助于保护下面的涂层免受进一步的腐蚀性攻击。本公开的实例实施方案涉及具有5.0重量％或更多铝的合金。
6、此外，很多应用要求涂层是耐磨的。因此，在实例实施方案中，表面硬化涂层形成硼化铁。硼化铁是一种硬的耐磨相，通常形成为fe2b。加入钼和钒也促进了mo3b2和v3b4硼化物相的形成，其改善了涂层的耐磨性。在本公开的实施方案中，表面硬化涂层包含小于60％硼化铁。
7、在实例实施方案中，用计算冶金学鉴定合金，其在fe-al体心立方(bcc)基质相中形成在15.5-65.5摩尔％之间范围的fe2b、mo3b2和v3b4硼化物。基质包含最大量的铝，来为涂层提供足够的耐腐蚀性。在实例实施方案中，铁bcc基质相中的铝含量为5.5-17.5重量％。
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1.一种热喷涂材料原料，所述热喷涂材料原料包括：
2.权利要求1的热喷涂材料原料，其中所述铁基合金包含：5-10.5重量％Al；
3.权利要求1的热喷涂材料原料，其中所述铁基合金还包含：0.7-2重量％C；
4.权利要求2的热喷涂材料原料，其中所述铁基合金还包含：0.7-1.2重量％C；
5.一种制造表面硬化材料的方法，所述方法包括：
6.一种制造表面硬化材料的方法，所述方法包括：
7.一种表面硬化材料，所述表面硬化材料包括权利要求1的铁基合金。
8.权利要求7的表面硬化材料，其中所述表面硬化材料包括在Fe-AlBCC基质相中包含15.5-65.5摩尔％至少一种硼化物相的硬面涂层。
9.权利要求8的表面硬化材料，其中所述至少一种硼化物相为选自Fe2B硼化物相、Mo3B2硼化物相、V3B4硼化物相及其组合的至少之一。
10.权利要求9的表面硬化材料，其中所述Fe-AlBCC基质相包含15.5-65.5摩尔％至少一种硼化物相。
11.权利要求8的表面硬化材料，其中所
12.权利要求1的热喷涂材料原料，其中所述铁基合金包含在1300K在BCC_A2基质相中高于5重量％的总重量％铝含量。
13.权利要求1的热喷涂材料原料，其中所述铁基合金包含在1300K在BCC_A2基质相中高于10重量％的总重量％铝含量。
14.权利要求1的热喷涂材料原料，其中所述铁基合金包含在1300K在BCC_A2基质相中高于15重量％的总重量％铝含量。
15.权利要求1的热喷涂材料原料，其中在1300K存在的硼化物相的总摩尔分数为15摩尔％或更大。
16.权利要求1的热喷涂材料原料，其中在1300K存在的硼化物相的总摩尔分数为35摩尔％或更大。
17.权利要求1的热喷涂材料原料，其中在1300K存在的硼化物相的总摩尔分数为50摩尔％或更大。
18.权利要求1的热喷涂材料原料，其中所述铁基合金在铁基合金的微结构中包含3重量％或更大的Al。
19.权利要求1的热喷涂材料原料，其中所述铁基合金在铁基合金的微结构中包含5重量％或更大的Al。
20.权利要求1的热喷涂材料原料，其中所述铁基合金在铁基合金的微结构中包含10重量％或更大的Al。
21.权利要求1的热喷涂材料原料，其中所述铁基合金包含800HV0.3或更大的硬度。
22.权利要求1的热喷涂材料原料，其中所述铁基合金包含900HV0.3或更大的硬度。
23.一种扬克式干燥器，所述干燥器包含权利要求1的热喷涂材料原料。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种热喷涂材料原料，所述热喷涂材料原料包括：
2.权利要求1的热喷涂材料原料，其中所述铁基合金包含：5-10.5重量％al；
3.权利要求1的热喷涂材料原料，其中所述铁基合金还包含：0.7-2重量％c；
4.权利要求2的热喷涂材料原料，其中所述铁基合金还包含：0.7-1.2重量％c；
5.一种制造表面硬化材料的方法，所述方法包括：
6.一种制造表面硬化材料的方法，所述方法包括：
7.一种表面硬化材料，所述表面硬化材料包括权利要求1的铁基合金。
8.权利要求7的表面硬化材料，其中所述表面硬化材料包括在fe-albcc基质相中包含15.5-65.5摩尔％至少一种硼化物相的硬面涂层。
9.权利要求8的表面硬化材料，其中所述至少一种硼化物相为选自fe2b硼化物相、mo3b2硼化物相、v3b4硼化物相及其组合的至少之一。
10.权利要求9的表面硬化材料，其中所述fe-albcc基质相包含15.5-65.5摩尔％至少一种硼化物相。
11.权利要求8的表面硬化材料，其中所述fe-albcc基质相包含5.5-17.5重量％al。
12.权利要求1的热喷涂材料原料，其中所述铁基合金包含在1300k在bcc_a2基质相中高于5重量％的总重量％铝含量。
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