CN102179511A

CN102179511A - 一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法

Info

Publication number: CN102179511A
Application number: CN2011101002212A
Authority: CN
Inventors: 于月光; 任先京; 曾克里; 刘建明; 张淑婷; 章德铭; 杨永琦; 黄新春
Original assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Current assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2011-09-14

Abstract

一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，涉及一种适用于可以直接制备多孔可磨耗封严涂层的热喷涂球形多孔金属粉末材料的制备方法。其特征在于其制备过程是将合金粉与造孔剂进行混合造粒，再进行真空烧结，获得冶金结合的多孔金属粉末材料。本发明制备的热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末球形度高、流动性好（50~60s/50g）、热喷涂工艺适应性优，累积气孔体积为0.01~0.2cm^-3/g，具有较好的自支撑强度，孔洞率和粒度范围可控。使用该粉末制备涂层无需后处理即可直接获得孔洞分布均匀且多为闭孔的封严涂层，可提高涂层的可磨耗性和抗高温氧化性能，特别适于航空发动机的高温封严。

Description

一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法

技术领域

一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，涉及一种适用于可以直接制备多孔可磨耗封严涂层的热喷涂球形多孔金属粉末材料的制备方法。

背景技术

热喷涂可磨耗封严涂层广泛应用于飞机发动机和工业燃气轮机的各级压气机机匣及涡轮外环封严，通过涂层与叶尖的主动磨耗在发动机转动件和静止件之间形成最合理的间隙，达到气路封严的目的以提高发动机的效率和燃料利用率。高温封严涂层一般具有多孔结构，现有的热喷涂制备高温封严涂层的方法为，用含造孔组分的粉末材料制备涂层，然后对涂层进行后处理去除造孔材料获得多孔涂层。后处理方法包括热处理烧除等，通常需要较长时间并且有可能造成对喷涂工件的不利影响。

迄今为止，有多项用于粉末冶金领域的多孔金属粉末的发明专利，如USP3888657公开的热处理金属原料获得气孔的方法，以及特公昭5237475公布的通过氧化还原获得气孔的方法。但这些方法都不适用于热喷涂粉末材料的制备，如原料限制、粉末流动性差等无法满足材料的热喷涂适应性要求。目前尚无公开的用于热喷涂领域的多孔金属粉末材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能用于热喷涂直接制备多孔涂层，无需后处理的热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，其特征在于其制备过程是将合金粉与造孔剂进行混合造粒，再进行真空烧结，获得冶金结合的多孔金属粉末材料。

本发明的一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，其特征在于所述的合金粉为镍基合金或钴基合金粉，合金粉的粒度为10~40μm。

本发明的一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，其特征在于所述的造孔剂为聚对羟基苯甲酸苯酯。

本发明的一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，其特征在于所述的造孔剂加入量为合金粉为镍基合金或钴基合金粉重量的5%~25%。

本发明的一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，其特征在于所述的造粒过程采用喷雾干燥法。

本发明的一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，其特征在于所述的造粒过程采用胶粘团聚法。

本发明的一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，其特征在于所述的真空烧结的烧结温度为500~1200℃，烧结时间为1~4小时，真空度10^-2~10^-5Pa。

采用本发明的一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，制备的多孔金属粉末材料为由细小的原料合金颗粒冶金结合而成的粉末，其累积气孔体积为0.01~0.2 cm^-3/g, 氧含量在800 ppm以下，通过霍尔流量计测定的流动性为50~60 s/50g，松装密度为1.5~1.8 g/cm^-3。

本发明的方法制备的多孔金属粉末材料球形度高、流动性好，具有较好的自支撑强度及热喷涂适应性。金属粉末颗粒的孔洞率和粒度范围可根据实际需要通过原料配比及制备工艺进行调整。使用本粉末制备涂层无需后处理即可直接获得多孔涂层，是目前使用其它粉末材料无法达到的，并且使用多孔金属粉末制备的涂层孔洞分布均匀，且孔洞多为闭孔，可提高涂层的可磨耗性和抗高温氧化性能，具有广阔的应用前景，可望获得良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是采用本发明方法制备的多孔金属粉末材料的SEM照片。

图2是采用本发明方法制备的多孔金属粉末材料的SEM照片。

图3是采用本发明方法制备的多孔金属粉末材料制备的多孔涂层的截面SEM照片。

具体实施方式

一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，其制备过程是将合金粉与造孔剂进行混合造粒，再进行真空烧结，获得冶金结合的多孔金属粉末材料；所述的合金粉为镍基合金或钴基合金粉，合金粉的粒度为10~40μm；造孔剂为聚对羟基苯甲酸苯酯或类似材料；造孔剂加入量为合金粉为镍基合金或钴基合金粉的5%~25%。

本发明的一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，其造粒过程采用喷雾干燥法或胶粘团聚法。

本发明的一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，所述的真空烧结的烧结温度为500~1200℃，烧结时间为1~4小时，真空度10^-2~10^-5Pa。

实施例1

制备球形多孔金属粉末材料的步骤如下：

（1）取粒度为10~25μm的真空雾化NiCrAlY合金粉末5 Kg，取粒度为-200目的聚对羟基苯甲酸苯酯粉末0.75 Kg，取6%聚乙烯吡洛烷酮的水溶液3.5 Kg，将三者装入混料桶内，同时在桶内加入2 Kg直径为5 mm的氧化铝球混料2小时。

（2）混完料后将氧化锆球滤出，对得到的料浆进行喷雾干燥制粒（参见图1），造粒机参数为进口温度340℃、出口温度140℃、进料速度250 ml/min，喷头转速7000 r/min。

（3）造粒得到的粉末在真空炉内500~550℃烧结4小时，真空度为10^-2~10^-3Pa。

（4）对烧结后粉末进行简单研磨即可获得多孔金属粉末材料（参见图2），经等离子喷涂得到的多孔涂层截面形貌参见图3。

实施例2

真空雾化NiCrAlY合金粉末的粒度取的是25~40μm，重量为5Kg，使用的聚对羟基苯甲酸苯酯的粒度为-300目，重量为0.25Kg；烧结温度是800~850℃，烧结时间是2小时，真空度为10^-3~10^-4Pa。其它步骤同实施例1，所制备粉末的粒度范围是45~100μm≥95%，流动速度52s/50g，松装密度1.74g/cm³，形貌为多孔球形。

实施例3

真空雾化合金粉使用的是NiCoCrAlY，合金粉末的粒度取的是25~40μm，粘结剂使用的是10%的聚乙烯醇水溶液；烧结温度是1100~1200℃，烧结时间是1小时，真空度为10^-4~10^-5Pa。其它步骤同实施例1，所制备粉末的粒度范围是45~100μm≥92%，流动速度55s/50g，松装密度1.68g/cm³，形貌为多孔球形。

实施例4

真空雾化合金粉使用的是NiCoCrAlY，粒度取的是25~40μm，重量为5Kg，聚对羟基苯甲酸苯酯粉末粒度为-80目，重量为1.25Kg。其它步骤同实施例1，所制备粉末的粒度范围是45~100μm≥90%，流动速度58s/50g，松装密度1.68g/cm³，形貌为多孔球形。

实施例5

进口温度为320℃、出口温度120℃、进料速度为200 ml/min。其它步骤同实施例1，所制备粉末的粒度范围是45~100μm≥95%，流动速度56s/50g，松装密度1.70g/cm³，形貌为多孔球形。

Claims

1.一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，其特征在于其制备过程是将合金粉与造孔剂进行混合造粒，再进行真空烧结，获得冶金结合的多孔金属粉末材料。

2.根据权利要求1所述的一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，其特征在于所述的合金粉为镍基合金或钴基合金粉，合金粉的粒度为10~40μm。

3.根据权利要求1所述的一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，其特征在于所述的造孔剂为聚苯酯。

4.根据权利要求1所述的一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，其特征在于所述的造孔剂为聚对羟基苯甲酸苯酯。

5.根据权利要求1所述的一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，其特征在于所述的造孔剂加入量为合金粉为镍基合金或钴基合金粉重量的5%~25%。

6.根据权利要求1所述的一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，其特征在于所述的造粒过程采用喷雾干燥法。

7.根据权利要求1所述的一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，其特征在于所述的造粒过程采用胶粘团聚法。

8.根据权利要求1所述的一种热喷涂用多孔MCrAlY合金粉末的制备方法，其特征在于所述的真空烧结的烧结温度为500~1200℃，烧结时间为1~4小时，真空度为10^-2~10^-5Pa。