專利名稱：電弧噴涂用的金屬間化合物粉芯絲材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電弧噴涂用的金屬間化合物粉芯絲材的制備方法。
背景技術(shù)：
電弧噴涂技術(shù)在解決材料的高溫腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用非常普遍，在電力、煤碳、冶金等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。如電站鍋爐中的“四管”，即過(guò)熱器管、再熱器管、省煤器管和水冷壁管，因?yàn)槭艿胶杏操|(zhì)顆粒及腐蝕性介質(zhì)的沖刷磨損和腐蝕而導(dǎo)致爆管停機(jī)的問(wèn)題，是電廠生產(chǎn)中主要隱患之一。采用電弧噴涂技術(shù)獲得高性能的涂層已成為解決上述問(wèn)題的主要手段之一。
在噴涂材料選擇上，對(duì)于設(shè)備及結(jié)構(gòu)件的普通防腐和防磨要求，采用鋁、鋅、銅、鉬、中高碳鋼等絲材，既可滿足要求。而對(duì)于燃煤、燃油電廠鍋爐管道的高溫防磨防腐。采用一般材料難以達(dá)到滿意的效果?？蛇x用的材料目前已形成了兩大系列(1)實(shí)心絲材系列，主要包括CrNi、FeCrNi、FeCrAl、NiAl、NiCrAlFe等合金絲材，該類材料噴涂工藝性較好，一般不需要打底層即可直接噴涂，由于Cr、Al等抗氧化性元素含量較高，涂層耐腐蝕性較好，耐磨性稍有欠缺，一般使用在700℃以下腐蝕性場(chǎng)合。(2)粉芯絲材系列，比較常見的有NiCr、NiCrBSi、WC陶瓷等復(fù)合材料粉芯。該類材料噴涂工藝性相對(duì)較差，一般的先需噴涂打底層。涂層中一般含有大量的Cr、C、W等合金元素，在噴涂過(guò)程中能夠形成陶瓷強(qiáng)化相，所的涂層耐磨性較好，主要應(yīng)用在耐磨性要求較高的領(lǐng)域，價(jià)格也相對(duì)較為昂貴。在金屬間化合物涂層材料的制備方面，目前國(guó)內(nèi)有Fe3Al、FeAl涂層制備的研究報(bào)道，制備方法是采用Fe粉和Al粉以當(dāng)量原子比混合，獲得粉芯絲材，在噴涂過(guò)程中化合形成金屬間化合物涂層。但該方法存在反應(yīng)不充分，金屬間化合物相含量低等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有粉絲材料的不足，提供一種Ni(Fe)-Al系金屬間化合物粉芯絲材料。
技術(shù)方案是，先制備金屬間化合物粉體材料，具體步驟如下1、采用自蔓延高溫合成法制備出高純Ni(Fe)-Al系金屬間化合物塊狀材料將粒度為38～44μm、純度≥99.5％的鋁粉和將粒度為61～53μm、純度≥99.5％的鐵(鎳)粉按照Al、Fe(Ni)原子個(gè)數(shù)比為1∶1的比例混合，將混好后的粉料在液壓機(jī)上以20Mpa左右的壓力壓制成壓坯，表面再涂一薄層石墨粉后置于真空燃燒室中，用鎢絲(燃燒室自帶)預(yù)熱到200～250℃，突然加大電流點(diǎn)燃，使之發(fā)生自蔓延反應(yīng)，獲得疏松金屬間化合物塊狀體；2、將上述塊狀體粉碎、球磨成粉末；③篩分并選取200～325目不同粒度范圍的粉體材料；3、將獲取的粉體材料進(jìn)行干燥，然后用現(xiàn)有的粉芯絲材加工方法制成Fe(Ni)-Al系金屬間化合物粉芯絲材。
通過(guò)對(duì)Fe-Al及Ni-Al系金屬間化合物形成的熱力學(xué)分析知，該類金屬間化合物在形成的過(guò)程中均為放熱反應(yīng)，采用自蔓延高溫合成是一種行之有效的方法。自蔓延高溫合成(簡(jiǎn)稱SHS)工藝的特點(diǎn)是將粉末狀反應(yīng)物置于空氣或惰性氣氛下引燃，產(chǎn)生反應(yīng)；化學(xué)反應(yīng)所放出的熱量以燃燒波形式向尚未反應(yīng)的區(qū)域推進(jìn)，使體系繼續(xù)反應(yīng)自我維持下去，直至整個(gè)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物才結(jié)束。工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，能耗低，產(chǎn)品純度高。
本發(fā)明的積極效果是(1)將金屬間化合物以涂層的方式的應(yīng)用可以避免其脆性等不利因素的影響，充分發(fā)揮其耐蝕耐磨性能優(yōu)異等特點(diǎn)，擴(kuò)大該類材料應(yīng)用范圍；(2)涂層性能好，由于金屬間化合物即具有高的硬度，如FeAl相硬度在HV1000以上，又含有大量的耐蝕性元素Al，該類涂層具有優(yōu)異的耐蝕耐磨性；(3)噴涂工藝性好，無(wú)需打底層可直接噴涂，涂層和基體結(jié)合強(qiáng)度在45Mpa以上，并且涂層在使用過(guò)程中穩(wěn)定性好，能夠很好的滿足工業(yè)需要；(4)性價(jià)比高，這也是本材料一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，不含有較貴重元素Cr，材料成本低。(5)使用溫度范圍廣，用于耐蝕，使用溫度可高于1000℃，用于耐磨，在800℃左右使用均具有較為理想的效果；(6)用自蔓延高溫合成法制備出金屬間化合物，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，能耗低，對(duì)制件的外形和致密度無(wú)要求，工藝參數(shù)的調(diào)整較為靈活一些。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一，以Fe-Al系金屬間化合物粉芯絲材的制備方法為例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述(1)將細(xì)度為230目、純度為99.5％的鋁粉4kg和細(xì)度為325目、純度為99.5％的鐵粉8.4kg均勻混合；(2)將混好后的粉料注入液壓機(jī)Φ20cm的鋼模中，施以20Mpa的壓力壓制成直徑為20cm的坯塊；(3)將坯塊表面涂上碳粉后置于抽成真空的燃燒室中，用鎢絲預(yù)熱2分鐘，突然加大電流點(diǎn)燃，使之發(fā)生自蔓延反應(yīng)，獲得疏松塊狀金屬間化合物；(4)將獲得的金屬間化合物粉碎，放入球磨機(jī)研磨，經(jīng)篩分后選取200～350目不同粒度范圍的Fe-Al系金屬間化合物粉體材料。
(5)以該材料作為粉芯按照現(xiàn)有的粉芯絲材加工方法制成Fe-Al系金屬間化合物粉芯絲。
實(shí)施例二，將上述鐵粉改為鎳粉，取鎳粉8.8kg、鋁粉4kg，按照上述實(shí)施一的方法進(jìn)行，獲得Ni-Al系金屬間化合物粉芯絲材。
權(quán)利要求
1.一種電弧噴涂用的金屬間化合物粉芯絲材的制備方法，其特征是包括以下步驟(1)采用自蔓延高溫合成法制備出高純Ni-Al系金屬間化合物塊狀材料將粒度為38～44μm、純度≥99.5％的鋁粉和將粒度為61～53μm、純度≥99.5％的鎳粉按照鎳、鋁原子個(gè)數(shù)比為1∶1的比例混合，將混好后的粉料在液壓機(jī)上以20Mpa左右的壓力壓制成壓坯，表面再涂一薄層石墨粉后置于真空燃燒室中，預(yù)熱到200～250℃，突然加大電流點(diǎn)燃，使之發(fā)生自蔓延反應(yīng)，獲得疏松金屬間化合物塊狀體；(2)將上述塊狀體粉碎、球磨成粉末，然后篩分獲得200～325目的粉體材料；(3)將獲得的粉體材料進(jìn)行干燥，再用現(xiàn)有的粉芯絲材加工方法制成Ni-Al系金屬間化合物粉芯絲材。
2.一種電弧噴涂用的金屬間化合物粉芯絲材的制備方法，其特征是包括以下步驟(1)采用自蔓延高溫合成法制備出高純Fe-Al系金屬間化合物塊狀材料將粒度為38～44μm、純度≥99.5％的鋁粉和將粒度為61～53μm、純度≥99.5％的鐵粉按照鐵、鋁原子個(gè)數(shù)比為1∶1的比例混合，將混好后的粉料在液壓機(jī)上以20Mpa左右的壓力壓制成壓坯，表面再涂一薄層石墨粉后置于真空燃燒室中，預(yù)熱到200～250℃，突然加大電流點(diǎn)燃，使之發(fā)生自蔓延反應(yīng)，獲得疏松金屬間化合物塊狀體；(2)將上述塊狀體粉碎、球磨成粉末，然后篩分獲得200～325目的粉體材料；(3)將獲得的粉體材料進(jìn)行干燥，再用現(xiàn)有的粉芯絲材加工方法制成Fe-Al系金屬間化合物粉芯絲材。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電弧噴涂用的金屬間化合物粉芯絲材的制備方法，它包括以下步驟、將粒度為38～44μm、純度≥99.5％的鋁粉和將粒度為61～53μm、純度≥99.5％的鐵(鎳)粉按照原子個(gè)數(shù)比為1∶1的比例混合，將混好后的粉料在液壓機(jī)上壓制成壓坯，表面再涂一薄層石墨粉后置于真空燃燒室中，使之發(fā)生自蔓延反應(yīng)，獲得疏松金屬間化合物塊狀體，經(jīng)過(guò)粉碎、研磨、篩分，選取200～325目不同粒度范圍的粉體材料，最后再進(jìn)行干燥，然后用現(xiàn)有的粉芯絲材加工方法制成Fe(Ni)－Al系金屬間化合物粉芯絲材。該方法噴涂工藝性好，涂層性能好，性價(jià)比高，使用溫度范圍廣，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，能耗低。
文檔編號(hào)B22F3/16GK1641060SQ200510042320
公開日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2005年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月10日
發(fā)明者孫宏飛, 王燦明, 萬(wàn)殿茂, 宋強(qiáng) 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)