金屬包覆粉末表面合金化方法
【專利摘要】一種金屬包覆粉末表面合金化方法，涉及一種在金屬包覆粉末表面進(jìn)行合金化制備復(fù)合粉末的方法。其特征在于：制備方法為將金屬包覆粉末與合金化粉末機(jī)械混合或團(tuán)聚包覆后在真空或氣氛保護(hù)環(huán)境下進(jìn)行熱處理。所制得粉末粒度為45～200μm，合金化元素質(zhì)量百分含量為1～10%。采用這種方法制得的復(fù)合粉末可用于航空、航天等領(lǐng)域，作為熱噴涂材料。這種粉末制備工藝簡單易行，可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
【專利說明】金屬包覆粉末表面合金化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對金屬包覆粉末進(jìn)行表面合金化的復(fù)合粉末制備方法，屬于熱噴涂材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。采用以上方法制備的粉末特別適合作為熱噴涂粉末材料，可廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、機(jī)械、船舶等領(lǐng)域。同時(shí)，以上方法同樣適用于其他任何類似結(jié)構(gòu)的包覆粉末的合金化制備。
【背景技術(shù)】
[0002]為了滿足涂層不同用途的需要，熱噴涂用粉末材料近年來在成分、結(jié)構(gòu)、性能上都有了很大的提高，制備方法也在不斷改進(jìn)。為了使涂層同時(shí)兼具如抗氧化性、抗腐蝕性、耐磨性等性能，熱噴涂經(jīng)常采用復(fù)合粉末作為噴涂材料，根據(jù)粉末中選用的成分及制備方法，涂層所表現(xiàn)出的性能也有所差異。
[0003]熱噴涂粉末主要分為合金、陶瓷、復(fù)合等類型，其中復(fù)合粉末又分為包覆型、團(tuán)聚型、團(tuán)聚包覆型等。包覆型粉末的制備方法主要分為物理和化學(xué)方法，工業(yè)上通常采用化學(xué)方法進(jìn)行制備，如水熱加壓氫還原、化學(xué)鍍、電鍍法等，化學(xué)法制備的復(fù)合粉末包覆層為單一金屬，難以獲得合金的優(yōu)異性能。團(tuán)聚法主要采用加粘結(jié)劑機(jī)械混合的方法。而團(tuán)聚包覆型粉末主要指采用機(jī)械混合團(tuán)聚的方法制備包覆結(jié)構(gòu)的復(fù)合粉末。采用團(tuán)聚法制備復(fù)合粉末操作簡單，生產(chǎn)規(guī)?？煽兀捎诓捎谜辰Y(jié)劑機(jī)械混合，很難避免細(xì)粉的散落。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有金屬包覆粉末性能的不足，提供一種對金屬包覆粉末進(jìn)行合金化的方法，制備合金包覆復(fù)合粉末，主要針對鎳包覆粉末、鈷包覆粉末等金屬包覆型粉末的鋁合金化及鉻合金化等金屬元素的合金化。這種方法不但避免了因粘結(jié)強(qiáng)度不夠造成的細(xì)粉散落，還能使金屬元素間形成微冶金結(jié)合，使金屬元素能夠互相滲透，分布均勻，有利于涂層性能的提聞。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:金屬包覆粉末表面合金化方法，其特征在于，包括下列步驟:
[0006](I)將金屬包覆粉末與合金化元素的金屬粉末按比例進(jìn)行機(jī)械混合得到混合粉末；
[0007]或者
[0008]將金屬包覆粉末與粘結(jié)劑進(jìn)行混合并攪拌，待金屬包覆粉末充分潤濕后，加入合金化元素的金屬粉末充分?jǐn)嚢瑁缓蠛娓傻玫綀F(tuán)聚粉末；
[0009](2)將步驟(I)得到的混合粉末或者團(tuán)聚粉末進(jìn)行熱處理，熱處理氣氛為真空或氮?dú)獗Ｗo(hù)或氬氣保護(hù)或氫氣保護(hù)；
[0010](3)將步驟(2)熱處理后的粉末冷卻、破碎、篩分，得到合金包覆粉末。
[0011]在一些實(shí)施方案中，所制得的合金包覆粉末粒度為45?200 μ m，合金化元素質(zhì)量百分含量為I?10%。[0012]在一些實(shí)施方案中，所述合金化元素為金屬鋁、鉻中的一種或幾種，其粉末粒度為30nm ?20 μ m。
[0013]在一些實(shí)施方案中，步驟(2)熱處理參數(shù)如下:合金化元素為鋁時(shí)，溫度為600?1250°C，保溫時(shí)間為0.5?72小時(shí)；合金化元素為鉻時(shí)，溫度為750?1300°C，保溫時(shí)間為
0.5?72小時(shí)；合金化元素為鋁、鉻混合物時(shí)，溫度為700?1300°C，保溫時(shí)間為0.5?72小時(shí)。
[0014]在一些實(shí)施方案中，所述金屬包覆粉末為鎳包膨潤土、鎳包娃藻土、鎳包石墨、鎳包碳化鎢、鎳包氧化鋁、鎳包碳化硅、鈷包碳化鎢及其他鎳、鈷或其他金屬包覆粉末中的任
意一種。
[0015]在一些實(shí)施方案中，所述金屬包覆粉末的粒度為45?200 μ m，包覆金屬的質(zhì)量百分含量為30?90%。
[0016]在一些實(shí)施方案中，步驟(I)為制備團(tuán)聚粉末時(shí)，烘干溫度為70?190°C。
[0017]在一些實(shí)施方案中，步驟(I)為制備團(tuán)聚粉末時(shí)，粘結(jié)劑為聚乙烯醇、甲乙膠、聚乙烯吡咯烷酮或羧甲基纖維素鈉中的一種。
[0018]在一些實(shí)施方案中，步驟(I)為制備團(tuán)聚粉末時(shí)，粘結(jié)劑加入量為l_10wt%。
[0019]本發(fā)明所提供的方法具有以下優(yōu)點(diǎn):工藝過程簡單，工藝穩(wěn)定，易形成規(guī)?；a(chǎn)，可用于制備多種合金化包覆粉末。采用這種方法制備的合金包覆粉末，可使包覆型粉末外層的合金成分形成微冶金結(jié)合，成分分布均勻，結(jié)合致密，避免細(xì)粉散落，粉末熱噴涂性能好，金屬元素結(jié)合均勻致密，所制備的涂層抗氧化性、抗腐蝕性好。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0020]附圖是鎳包膨潤土表面合金化鋁的復(fù)合粉末形貌。
【具體實(shí)施方式】:
[0021]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]取IOOg粒度為45?150 μ m,鎳的質(zhì)量百分含量為65%的鎳包膨潤土粉末與IOg粒度為2?10 μ m的超細(xì)鋁粉混合均勻，將混合粉末置于高純氫氣保護(hù)的高溫?zé)Y(jié)爐進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為900°C，熱處理時(shí)間為2h。熱處理后冷卻、破碎、篩分，所得到的鎳鋁合金包覆膨潤土粉末形貌如附圖所示。
[0024]實(shí)施例2
[0025]取IOOg粒度為45?200 μ m，鎳的質(zhì)量百分含量為70%的鎳包硅藻土粉末與IOg粒度為I?2 μ m的超細(xì)鉻粉混合均勻，將混合粉末置于高純氬氣保護(hù)的高溫?zé)Y(jié)爐進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為1200°C，熱處理時(shí)間為2h，熱處理后冷卻、破碎、篩分。
[0026]實(shí)施例3
[0027]取IOOg粒度為45?200 μ m，鎳的質(zhì)量百分含量為75 %的鎳包石墨粉末，加入lwt%的聚乙烯醇進(jìn)行混合并攪拌，待鎳包石墨粉末充分潤濕后，加入5g粒度為30?200nm的超細(xì)鋁粉充分?jǐn)嚢?，然后烘干得到團(tuán)聚粉末，置于真空高溫?zé)Y(jié)爐進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為600°C，熱處理時(shí)間為72h，熱處理后冷卻、破碎、篩分。[0028]實(shí)施例4
[0029]取IOOg粒度為45?200 μ m，鎳的質(zhì)量百分含量為30 %的鎳包碳化鎢粉末，力口入10wt%的甲乙膠進(jìn)行混合并攪拌，待鎳包碳化鎢粉末充分潤濕后，加入5g粒度為30?200nm的超細(xì)鋁粉和5g粒度為30?200nm的超細(xì)鉻粉充分?jǐn)嚢?，然后烘干得到團(tuán)聚粉末，置于高純氮?dú)獗Ｗo(hù)高溫?zé)Y(jié)爐進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為700°C，熱處理時(shí)間為48h，熱處理后冷卻、破碎、篩分。
[0030]實(shí)施例5
[0031]取IOOg粒度為45?200 μ m，鎳的質(zhì)量百分含量為90 %的鎳包氧化鋁粉末，力口入5wt%的聚乙烯醇進(jìn)行混合并攪拌，待鎳包氧化鋁粉末充分潤濕后，加入5g粒度為30?200nm的超細(xì)鉻粉充分?jǐn)嚢?，然后烘干得到團(tuán)聚粉末，置于真空高溫?zé)Y(jié)爐進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為800°C，熱處理時(shí)間為60h，熱處理后冷卻、破碎、篩分。
[0032]實(shí)施例6
[0033]取IOOg粒度為45?200 μ m，鎳的質(zhì)量百分含量為50 %的鎳包碳化硅粉末，加入5wt%的聚乙烯吡咯烷酮進(jìn)行混合并攪拌，待鎳包碳化硅粉末充分潤濕后，加入5g粒度為5?20 μ m的超細(xì)鋁粉充分?jǐn)嚢?，然后烘干得到團(tuán)聚粉末，置于真空高溫?zé)Y(jié)爐進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為1250°C，熱處理時(shí)間為2h，熱處理后冷卻、破碎、篩分。
[0034]實(shí)施例7
[0035]取IOOg粒度為45?200 μ m，鈷的質(zhì)量百分含量為30 %的鈷包碳化鎢粉末，加入8wt%的羧甲基纖維素鈉進(jìn)行混合并攪拌，待鈷包碳化鎢粉末充分潤濕后，加入5g粒度為5?20 μ m的超細(xì)鉻粉充分?jǐn)嚢?，然后烘干得到團(tuán)聚粉末，置于真空高溫?zé)Y(jié)爐進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為1300°C，熱處理時(shí)間為6h，熱處理后冷卻、破碎、篩分。
【權(quán)利要求】
1.金屬包覆粉末表面合金化方法，其特征在于，包括下列步驟: (1)將金屬包覆粉末與合金化元素的金屬粉末按比例進(jìn)行機(jī)械混合得到混合粉末； 或者 將金屬包覆粉末與粘結(jié)劑進(jìn)行混合并攪拌，待金屬包覆粉末充分潤濕后，加入合金化元素的金屬粉末充分?jǐn)嚢?，然后烘干得到團(tuán)聚粉末； (2)將步驟(I)得到的混合粉末或者團(tuán)聚粉末進(jìn)行熱處理，熱處理氣氛為真空或氮?dú)獗Ｗo(hù)或氬氣保護(hù)或氫氣保護(hù)； (3)將步驟(2)熱處理后的粉末冷卻、破碎、篩分，得到合金包覆粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所制得的合金包覆粉末粒度為45?200 μ m,合金化元素質(zhì)量百分含量為I?10 %。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述合金化元素為金屬鋁、鉻中的一種或幾種，其粉末粒度為30nm?20 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(2)熱處理參數(shù)如下:合金化元素為鋁時(shí)，溫度為600?1250°C，保溫時(shí)間為0.5?72小時(shí)；合金化元素為鉻時(shí)，溫度為750?1300°C，保溫時(shí)間為0.5?72小時(shí)；合金化元素為鋁、鉻混合物時(shí)，溫度為700?1300°C，保溫時(shí)間為0.5?72小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬包覆粉末為鎳包膨潤土、鎳包硅藻土、鎳包石墨、鎳包碳化鎢、鎳包氧化鋁、鎳包碳化硅、鈷包碳化鎢及其他鎳、鈷或其他金屬包覆粉末中的任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬包覆粉末的粒度為45?200 μ m,包覆金屬的質(zhì)量百分含量為30?90 %。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(I)為制備團(tuán)聚粉末時(shí)，烘干溫度為70 ?190O。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(I)為制備團(tuán)聚粉末時(shí)，粘結(jié)劑為聚乙烯醇、甲乙膠、聚乙烯吡咯烷酮或羧甲基纖維素鈉中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(I)為制備團(tuán)聚粉末時(shí)，粘結(jié)劑加入量為 l-10wt%。
【文檔編號】B22F1/02GK103691938SQ201410001634
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月1日
【發(fā)明者】于月光, 冀曉鵑, 章德銘, 沈婕, 楊永琦, 劉建明 申請人:北京礦冶研究總院, 北礦新材科技有限公司