CN102388158B - 阻止热喷涂中金属氧化的方法 - Google Patents

阻止热喷涂中金属氧化的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102388158B
CN102388158B CN201080010476.3A CN201080010476A CN102388158B CN 102388158 B CN102388158 B CN 102388158B CN 201080010476 A CN201080010476 A CN 201080010476A CN 102388158 B CN102388158 B CN 102388158B
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbide
coating
metal
nano
thermospray
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201080010476.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102388158A (zh
Inventor
T·苏霍南
T·瓦里斯
E·图鲁南
T·里特沃南
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus
Original Assignee
Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus filed Critical Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus
Publication of CN102388158A publication Critical patent/CN102388158A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102388158B publication Critical patent/CN102388158B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06Metallic material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

本发明涉及一种通过将待使用的金属粉末涂覆纳米碳化物来阻止热喷涂中金属氧化的方法,涉及采用所述方法所制备的涂层,还涉及一种用纳米碳化物处理金属粉末的方法。依据本发明所述方法适用于所有在热喷涂中应用的金属粉末,而且,由于本发明可采用较廉价的材料,它们在经济上尤其有优势。

Description

阻止热喷涂中金属氧化的方法
本发明涉及阻止热喷涂中金属氧化的方法以及涂覆金属粉末的方法。
之前,人们通过将待喷涂材料合金化,由此使混合物的氧亲和力降低,来努力将氧化程度减到最少。但是,采用昂贵的合金化剂却不能完全阻止涂层上氧化物层的产生。
另外一种解决方法是真空等离子体喷涂(VPS),凭借该方法可获得完全无氧的涂层,但是由于其制备成本相当高,只有绝对有必要时该方法才使用。例如,由于高制备成本,涂覆燃气轮机时就积极地倾向于避免采用VPS涂覆。
公开号为6376103的美国专利申请描述了金属粉末的制备,其可用在通过热喷涂产生的涂层。该申请的金属粉末被制备成金属碳化物复合材料烧结体,从而粉末粒子本身中包含有碳化物。
因此,针对不同金属和合金优化碳化物的量是本发明的最大挑战。该量应该足以使热喷涂涂层不被氧化,但也不能太高以致在涂层中留下太多未反应的碳化物。喷涂中碳的释放速度取决于所采用是何种碳化物。当碳从碳化物中释放出来时,碳化物的金属成分留存于涂层中,借此碳化物还应当根据其适用性进行选择。
大体上,热喷涂金属涂层中最大的问题之一是其脆性,以及一般地,其弱耐腐蚀性。所不变的是,在所有的热喷涂金属涂层的应用中,例如导电/导热层、防腐蚀涂层或燃气轮机热障涂层(TBC),其趋势都是想获得尽可能被氧化得少的涂层。为了使喷涂中氧化的程度最小,就必须在这些应用中采用相当复杂和昂贵的金属合金。
依据本发明所述方法有能力排除之前已知方案中出现的问题。由于本发明能采用较便宜的材料,依据本发明所述方法在经济上具有相当的优势。
在权利要求1的特征部分对本发明这种阻止热喷涂中金属氧化的方法的特征进行了描述。
接着,权利要求4对依据本发明的热喷涂涂层的特征也进行了描述,而权利要求8对依据本发明涂覆金属粉末的方法的特征进行了描述。
结合附图1对本发明的一个实施方式进行具体阐述,图1表示了依据本实施方式发生的反应。
本发明涉及一种阻止热喷涂中金属氧化的方法,其中纳米碳化物附着在金属粉末表面,然后,被包裹的金属粉末经过热喷涂法喷涂,在物体(即,可被热喷涂法喷涂的基体)表面上形成金属涂层,由此纳米碳化物在喷涂的熔融状态下在金属粉末粒子表面上提供碳化物的还原反应,使得熔融金属液滴的表面无法被氧化。
本发明还涉及采用所述方法所制备的热喷涂涂层,还涉及一种涂覆用于热喷涂中的所述金属粉末的方法。
当熔融液滴在物体表面固化时,形成热喷涂涂层。在常规方法中,在喷涂过程中熔融金属液滴可以与周围的氧发生反应,从而在涂层中形成氧化物层。附着于用于热喷涂涂覆的金属粉末表面的纳米碳化物(例如碳化钨或WC),在喷涂过程中防止金属的氧化。该碳化物按照受控方式释放碳,碳与周围的氧反应,形成气态化合物(CO,CO2),从而熔融金属液滴表面不能被氧化。按照这种方法,涂层中就没有氧化物层形成。纯碳与周围氧的反应过于迅速,从而保护功能不能得以实现。
热喷涂金属涂层最大的问题涉及脆性和弱耐腐蚀性,这是氧化物层所带来的。
图1中,叫做“氧吞噬性”碳化物的材料的作用是在金属粒子表面上提供还原反应来抵消在熔融状态下所产生的氧化作用。由于碳化物被破坏,当检验碳化物金属基体复合材料涂层时可观察到该现象,其目的在于避免涂层中的碳损失。例如,WC在涂布过程中分解为碳和金属钨。根据本发明,同样的现象可被用来提供受控的还原反应,其中释放中的碳与氧反应,形成二氧化碳,同时保护金属不被氧化。
本发明中采用的是通过水基合成法(一种经济有效的制备纳米碳化物的方法)制备纳米碳化物的技术。可改变该方法使纳米碳化物从含水浆料直接生成至金属粒子表面。这几乎不会增加粉末的制备成本。另外,还可以在这些应用中利用较为廉价的金属,从而总成本将有相当程度的降低。无氧涂层也将打开一个广阔的新应用空间,其中现有的金属涂层的性能将不再足够。
本发明适用于所有热喷涂金属粉末,而且其会对热喷涂金属粉末的制造产生变革,并且能实现在越来越多的应用中利用金属涂层。

Claims (5)

1.一种阻止热喷涂中金属氧化的方法,其特征在于:
-附着纳米碳化物至待用于热喷涂的金属粉末粒子表面,然后
-在物体表面上通过热喷涂方法喷涂该经涂覆过的金属粉末而形成金属涂层,从而所述纳米碳化物在该喷涂的熔融状态下在所述金属粉末粒子表面上提供所述碳化物的还原反应,由此使所述熔融金属液滴的表面不会被氧化。
2.权利要求1所述的方法,其特征在于,所述纳米碳化物直接从含水浆料生成至所述金属粒子的所述表面上。
3.权利要求1或2所述的方法,其特征在于,采用碳化钨作为所述纳米碳化物。
4.通过权利要求1-3任一项所述的方法制造的热喷涂涂层,其特征在于,所述涂层由涂覆有纳米碳化物的金属粉末形成。
5.权利要求4所述的热喷涂涂层,其特征在于,所述涂层不含氧化物层。
CN201080010476.3A 2009-03-03 2010-03-03 阻止热喷涂中金属氧化的方法 Expired - Fee Related CN102388158B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20095212 2009-03-03
FI20095212A FI20095212A0 (fi) 2009-03-03 2009-03-03 Menetelmä metallien hapettumisen estämiseksi termisessä ruiskutuksessa
PCT/FI2010/050164 WO2010100336A1 (en) 2009-03-03 2010-03-03 Method of preventing oxidation of metals in thermal spraying

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102388158A CN102388158A (zh) 2012-03-21
CN102388158B true CN102388158B (zh) 2014-08-27

Family

ID=40510213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080010476.3A Expired - Fee Related CN102388158B (zh) 2009-03-03 2010-03-03 阻止热喷涂中金属氧化的方法

Country Status (6)

Country Link
US (2) US20120020828A1 (zh)
EP (1) EP2403971A4 (zh)
JP (1) JP5487221B2 (zh)
CN (1) CN102388158B (zh)
FI (1) FI20095212A0 (zh)
WO (1) WO2010100336A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI123710B (fi) * 2011-03-28 2013-09-30 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Termisesti ruiskutettu pinnoite
EP3875630B1 (en) * 2018-11-02 2023-03-15 Nissan Motor Co., Ltd. Thermally sprayed coating for sliding member and sliding device provided with said thermally sprayed coating for sliding member
WO2020089666A1 (ja) * 2018-11-02 2020-05-07 日産自動車株式会社 摺動部材用溶射被膜及び該摺動部材用溶射被膜を備える摺動装置
JP2023517279A (ja) * 2020-02-04 2023-04-25 1188511 カナダ エルティーディー. 電磁力を使用した被加工物に対する操作の実行

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1073217A (zh) * 1991-12-12 1993-06-16 通用电气公司 用于热喷涂熔敷物的合金粉末的选择性预氧化
US5690716A (en) * 1994-09-09 1997-11-25 Osram Sylvania Inc. Thermal spray powder
US6513728B1 (en) * 2000-11-13 2003-02-04 Concept Alloys, L.L.C. Thermal spray apparatus and method having a wire electrode with core of multiplex composite powder its method of manufacture and use
CN101134193A (zh) * 2006-04-20 2008-03-05 朱马国际公司 通过热喷涂形成的涂层及其形成方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3655425A (en) * 1969-07-01 1972-04-11 Metco Inc Ceramic clad flame spray powder
US3725017A (en) * 1970-01-07 1973-04-03 Ramsey Corp Coated nervous substrate
US5746803A (en) * 1996-06-04 1998-05-05 The Dow Chemical Company Metallic-carbide group VIII metal powder and preparation methods thereof
WO1999010121A1 (en) * 1997-08-22 1999-03-04 Inframat Corporation Grain growth inhibitor for superfine materials
US7141110B2 (en) * 2003-11-21 2006-11-28 General Electric Company Erosion resistant coatings and methods thereof
EP1797212A4 (en) * 2004-09-16 2012-04-04 Vladimir Belashchenko DEPOSIT SYSTEM, METHODS AND MATERIALS FOR COMPOSITE COATINGS
US20100035746A1 (en) * 2006-06-20 2010-02-11 University Of Utah Research Foundation Methods for Making Carbide-Metal Nanocomposite Powders
WO2008049080A1 (en) * 2006-10-18 2008-04-24 Inframat Corporation Superfine/nanostructured cored wires for thermal spray applications and methods of making

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1073217A (zh) * 1991-12-12 1993-06-16 通用电气公司 用于热喷涂熔敷物的合金粉末的选择性预氧化
US5690716A (en) * 1994-09-09 1997-11-25 Osram Sylvania Inc. Thermal spray powder
US6513728B1 (en) * 2000-11-13 2003-02-04 Concept Alloys, L.L.C. Thermal spray apparatus and method having a wire electrode with core of multiplex composite powder its method of manufacture and use
CN101134193A (zh) * 2006-04-20 2008-03-05 朱马国际公司 通过热喷涂形成的涂层及其形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2403971A1 (en) 2012-01-11
US20120020828A1 (en) 2012-01-26
EP2403971A4 (en) 2012-09-26
WO2010100336A1 (en) 2010-09-10
JP5487221B2 (ja) 2014-05-07
US20160312349A1 (en) 2016-10-27
JP2012519775A (ja) 2012-08-30
CN102388158A (zh) 2012-03-21
FI20095212A0 (fi) 2009-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5377319B2 (ja) 基材のコーティング方法及びコーティング製品
JP5065248B2 (ja) 基材表面の被覆法及び被覆製品
US10458011B2 (en) Ternary ceramic thermal spraying powder and method of manufacturing thermal sprayed coating using said powder
US10695839B2 (en) Method for producing spray powders containing chromium nitride
US6410159B1 (en) Self-bonding MCrAly powder
US20080093350A1 (en) Superfine/nanostructured cored wires for thermal spray applications and methods of making
JP5676161B2 (ja) 溶射用粉末及び溶射皮膜の形成方法
CN102388158B (zh) 阻止热喷涂中金属氧化的方法
CN102822256A (zh) 可磨耗组合物及其制造方法
CN101838807A (zh) 一种发动机进、排气门用激光熔覆涂层材料及其涂层
JP2009249645A (ja) 皮膜の製造方法
TWI546139B (zh) 複合材料之製造方法及複合材料
Schwetzke et al. Microstructure and properties of tungsten carbide coatings sprayed with various HVOF spray systems
EP2158338B1 (en) Metallic alloy composition and protective coating
CN112095070A (zh) 一种应用于等离子喷涂的含铝的金属粉末
US20100154936A1 (en) Protective coating and process for producing the same
JP2002179485A (ja) 焼結用グラファイトトレー
Berger et al. Microstructure and properties of HVOF-sprayed TiC-based coatings
Haller et al. TiO-based coatings prepared by plasma spraying in air of Ti+ C mixtures
Väisänen et al. Microstructure and properties of TiC-CrNiMo SHS spray powder and thermally sprayed coating
Itsukaichi Cermet materials for thermal spraying and high velocity flame spraying
Berger Hard Materials Poster: Hardmetal Composition for the Preparation of Thermally Sprayed Coatings
장시영 et al. Characteristics of Plasma Electrolytic Oxide Coatings on Mg-Al-Zn Alloy Prepared by Powder Metallurgy
AU2013221966A1 (en) Thermal deposition of reactive metal oxide/aluminum layers and dispersion strengthened aluminides made therefrom

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140827

Termination date: 20170303

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee