CN102586710A - 一种新型Cr3C2-NiCr热喷涂粉末及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型Cr3C2-NiCr热喷涂粉末及其制备工艺，应用于超音速喷涂设备制备高温环境下的耐磨、耐腐涂层。本发明由碳化铬Cr3C2、镍粉Ni、铬粉Cr金属组成，碳化铬的质量百分比为75％，镍粉的质量百分比为20％，金属铬粉的质量百分比为5％；碳化铬的费氏粒度为2.5-6.0微米，镍粉的费氏粒度为1.5-3.0微米，铬粉的激光粒度分布的中位径在4.0-6.0微米；所述热喷涂粉末的粒度为15-45微米，其中粉末粒度在15-45um达92％以上。本发明还包括了相应制备的工艺。它能够有效改善热喷涂的沉积效率，并且具有优异的韧性。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型Cr3C2-NiCr热喷涂粉末及其制备工艺，应用于超音速喷涂设备制备高温环境下的耐磨、耐腐涂层。
背景技术
热喷涂技术是表面改质领域中的一项关键技术，通过在被加工工件表面制备一层耐磨涂层，使工件的耐磨性能、耐腐蚀性能获得大幅提高。热喷涂Cr3C2-NiCr涂层因其高温下仍具有良好的耐磨、抗氧化、耐蚀性能，广泛应用在中高温的冲蚀磨损、磨粒磨损以及硬表面磨损的工况中。
但在使用常规Cr3C2-NiCr热喷涂粉末制备密封面涂层时，普遍存在涂层韧性不理想，喷涂沉积效率不高的弊病。目前，采用JP8000型超音速喷涂设备喷涂进口Cr3C2-NiCr产品的沉积效率在28％-32％，开裂韧性指标Kc在3.1-3.3。
发明内容
本发明目的是提供一种新型Cr3C2-NiCr热喷涂粉末及其制备工艺，它能够有效改善热喷涂的沉积效率，并且具有优异的韧性。
本发明技术方案：一种新型Cr3C2-NiCr热喷涂粉末，由碳化铬Cr3C2、镍粉Ni、铬粉Cr金属组成，碳化铬的质量百分比为75％，镍粉的质量百分比为20％，金属铬粉的质量百分比为5％。
碳化铬的费氏粒度为2.5-6.0微米，镍粉的费氏粒度为1.5-3.0微米，铬粉的激光粒度分布的中位径在4.0-6.0微米。
所述热喷涂粉末的粒度为15-45微米，其中粉末粒度在15-45um达92％以上。
所述热喷涂粉末的松装密度为2.2-3.0g/cm3。
一种新型Cr3C2-NiCr热喷涂粉末的制备工艺，包括以下步骤：
A、混料
首先依据工艺要求，向球磨设备加入质量百分比为75％的碳化铬和质量百分比为20％的镍粉及质量百分比为5％的铬粉，然后加入占原料质量百分比为25％、温度为5-8℃的去离子水及质量百分比为2.0％的聚乙烯醇进行混料，球磨时间为22-28小时；
B、造粒
采用开放式离心喷雾干燥塔进行干燥造粒，得到球形混合料，离心雾化盘转速为9000-11000转/分钟；
C、烧结
将混合料装入三层石墨舟皿中，置于钼丝炉中，在氢气保护气氛中进行连续烧结，推舟速度为8-11分钟/舟，烧结温度为一带、二带炉温均1170℃-1260℃；
D、破碎分级
烧结后的产品采用机械方式破碎，并根据粒度分布区间采用过筛或气流分级的方式得到最终产品热喷涂粉末，粒度规格为15-45微米，松装密度为2.2-3.0g/cm3。
该新型Cr3C2-NiCr热喷涂粉末主要用于超音速喷涂设备制备耐磨耐蚀涂层，因此热喷涂粉末的粒度分布须在15-45微米之间。
本发明由碳化铬、镍粉、铬粉组成，碳化钨的质量百分比为75％，镍粉的质量百分比为20％，金属铬粉的质量百分比为5％，原料配比见表1。
表1(质量比)
经反复试验得知，当碳化铬的晶粒度小于2.5微米时，这种热喷涂粉末的硬度很高，开裂韧性不理想；当中颗粒碳化钨的晶粒度大于6.0微米时，这种热喷涂粉末的硬质相不易均匀分布，弥散强化作用不理想，涂层表面容易出现犁沟式的擦痕。因此，碳化铬的晶粒度在2.0-6.0微米时，生产的热喷涂粉末较好。
新型Cr3C2-NiCr热喷涂粉末的微观结构对沉积效率有很大影响，微观结构可通过烧结工艺控制并由松装密度衡量；新型Cr3C2-NiCr热喷涂粉末的微观结构及松装密度对粉末及涂层性能的影响见表2如下；
由表2可见新型Cr3C2-NiCr热喷涂粉末的松装密度应选择2.2-3.0g/cm3。
表2
本发明积极效果：
本发明既能确保涂层具有优异的耐腐耐蚀性能，又能获得良好的韧性指标，完全适应中高温的冲蚀磨损、磨粒磨损以及硬表面磨损的工况；本发明通过调整原料碳化铬的粒度，有效调节了涂层的韧性；本发明通过控制烧结工艺，使粉末为微观结构为多空结构，改善了粉末在喷涂过程中的受热效果，有效提高了喷涂的沉积效率。(见表1和实施例结论)。
具体实施方式
实施例1
以生产200kg喷涂粉为例，原料配比及相应参数见表3，工艺附后。
表3
A、混料
首先依据工艺要求，向球磨设备加入质量百分比为75％的碳化铬(费氏粒度2.5μm)和质量百分比为20％的镍粉及质量百分比为5％的铬粉，然后加入占原料质量百分比为25％、温度为5-8℃的去离子水及质量百分比为2.0％的聚乙烯醇进行混料，球磨时间为22-28小时。
B、造粒
采用开放式离心喷雾干燥塔进行干燥造粒，得到球形混合料，离心雾化盘转速为10000 转/分钟；
C、烧结
将混合料装入三层石墨舟皿中，置于钼丝炉中，在氢气保护气氛中进行连续烧结，推舟速度为10分钟/舟，烧结温度为一带、二带炉温1195℃；
D、破碎分级
烧结后的过程产品采用机械方式破碎，并根据粒度分布区间采用过筛或气流分级的方式得到最终产品热喷涂粉末，粒度规格为15-45微米，松装密度为2.2-3.0g/cm3。
实施例1得到的新型Cr3C2NiCr热喷涂粉末为近球形，流动性良好，粒子合金化程度好，喷涂沉积效率高，具有较好的抗摩擦磨损性能，并具有优异的开裂韧性，完全适应中高温的冲蚀磨损、磨粒磨损以及硬表面磨损的工况。采用JP8000型超音速喷涂设备喷涂该新型Cr3C2-NiCr的沉积效率在33-37％，制备的涂层的硬度在HV850-980，开裂韧性指标Kc在3.3-3.5。
实施例2
以生产200kg喷涂粉为例，原料配比及相应参数见表3，工艺附后。
表4
A、混料
首先依据工艺要求，向球磨设备加入质量百分比为75％的碳化铬(费氏粒度4.5μm)和质量百分比为20％的镍粉及质量百分比为5％的铬粉，然后加入占原料质量百分比为25％、温度为5-8℃的去离子水及质量百分比为2.0％的聚乙烯醇进行混料，球磨时间为22-28小时。
B、造粒
采用开放式离心喷雾干燥塔进行干燥造粒，得到球形混合料，离心雾化盘转速为10000转/分钟；
C、烧结
将混合料装入三层石墨舟皿中，置于钼丝炉中，在氢气保护气氛中进行连续烧结，推舟速度为10分钟/舟，烧结温度为一带炉温、二带炉温1195℃；
D、破碎分级
烧结后的过程产品采用机械方式破碎，并根据粒度分布区间采用过筛或气流分级的方式 得到最终产品热喷涂粉末，粒度规格为15-45微米，松装密度为2.2-3.0g/cm3。
实施例2得到的新型Cr3C2-NiCr热喷涂粉末实施例2得到的新型Cr3C2-NiCr热喷涂粉末粉末为近球形，流动性良好，粒子合金化程度好，喷涂沉积效率高，具有较好的抗冲蚀磨损性能，并具有良好的开裂韧性，完全适应中高温的冲蚀磨损、磨粒磨损以及硬表面磨损的工况。采用JP8000型超音速喷涂设备喷涂该新型Cr3C2-NiCr的沉积效率在33-37％，制备的涂层的硬度在HV830-950，开裂韧性指标Kc在3.5-3.8。
未说明百分比均为质量百分比。
Claims (5)
1.一种新型Cr3C2-NiCr热喷涂粉末，其特征是：由碳化铬Cr3C2、镍粉Ni、铬粉Cr金属组成，碳化铬的质量百分比为75％，镍粉的质量百分比为20％，金属铬粉的质量百分比为5％。
2.根据权利要求1所述的一种新型Cr3C2-NiCr热喷涂粉末，其特征是：碳化铬的费氏粒度为2.5-6.0微米，镍粉的费氏粒度为1.5-3.0微米，铬粉的激光粒度分布的中位径在4.0-6.0微米。
3.根据权利要求1所述的一种新型Cr3C2-NiCr热喷涂粉末，其特征是：所述热喷涂粉末的粒度为15-45微米，其中粉末粒度在15-45um达92％以上。
4.根据权利要求1所述的一种新型Cr3C2-NiCr热喷涂粉末，其特征是：所述热喷涂粉末的松装密度为2.2-3.0g/cm3。
5.一种新型Cr3C2-NiCr热喷涂粉末的制备工艺，包括以下步骤：
A、混料
首先依据工艺要求，向球磨设备加入质量百分比为75％的碳化铬和质量百分比为20％的镍粉及质量百分比为5％的铬粉，然后加入占原料质量百分比为25％、温度为5-8℃的去离子水及质量百分比为2.0％的聚乙烯醇进行混料，球磨时间为22-28小时；
B、造粒
采用开放式离心喷雾干燥塔进行干燥造粒，得到球形混合料，离心雾化盘转速为9000-11000转/分钟；
C、烧结
将混合料装入三层石墨舟皿中，置于钼丝炉中，在氢气保护气氛中进行连续烧结，推舟速度为8-11分钟/舟，烧结温度为一带、二带炉温均1170℃-1260℃；
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