CN103817341A - 一种高放热镍基复合粉末的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高放热镍基复合粉末的制备方法，包括：将核心粉末与包覆粉末混合后通过预定方法复合，制得复合粉末；将所述复合粉末进行水热氢还原包覆后再进行热处理，制得所述复合粉末。采用本发明的方法制得的复合粉末可用于超音速火焰喷涂，且复合粉末放热效率较高，涂层孔隙率可达0.1%以下，孔隙率稳定小于0.3%。
Description
技术领域
本发明涉及一种高放热镍基复合粉末的制备方法，属于热喷涂材料技术领域。
背景技术
在热喷涂领域中，镍基金属粉末应用广泛，如NiAl、NiCrAl、NiCrAlY等都被用于热喷涂行业，可以起到耐磨、耐高温、耐腐蚀及作为中间粘结层提高涂层与面层的结合强度等作用。热喷涂用的镍基粉末一般有两种制作方法：1、雾化法，通过气雾化、真空雾化等方法将目标成分合金熔炼，雾化后获得成分分布相对均匀的合金粉末；2、团聚包覆法，通过粘结剂及多重包覆将超微或纳米金属粉包覆在核心金属表面。
雾化法制备的粉末在成分均匀性上优于团聚包覆法，但在喷涂过程中的熔化效果不如团聚包覆法。以NiAl粉末为例，雾化法制备NiAl粉末，在合金熔炼过程中Al已经与Ni形成合金，喷涂过程中不会发生放热反应，而团聚包覆法制备的粉末Ni和Al是以金属单质合金的形式存在，在喷涂过程中，受焰流的加热会发生Ni+Al→NiAl反应，每摩尔放热118千焦，可以在短暂的飞行过程中有效的改善提高热喷涂粉末的熔化程度。然而团聚包覆法制备的镍基复合粉末在使用过程中还存在以下问题：1、不适合超音速火焰喷涂，团聚法制备的复合粉末结合强度不够，表面的包覆粉末在喷涂的高速气流冲击下会散落，会造成超音速火焰枪管粘连，因此超音速火焰喷涂工艺中禁止使用团聚包覆型粉末；2、团聚包覆法在制备过程中常采用粘结剂等物质，虽然团聚法的后续过程中通过加热等方法去除掉一部分挥发性的粘结剂，但仍会存在一定量的有机物，在等离子或火焰喷涂过程中，有机物被迅速加热气化，体积快速膨胀，造成表面的包覆粉末散落，因此能与核心镍基粉末反应的粉末数量减少，放热效果减弱，同时还造成了喷涂过程中大量的烟尘。
干式冲击复合法是利用高速运动的转子产生的高速气流携带粒子做高速冲击运动，在强冲击力的作用下，使子颗粒与核心颗粒之间产生结合，产生相互附着，形成牢固的复合粒子，因此可以避免使用有机粘结剂，但其表层粉末在使用过程中还会因相互摩擦等问题而形成散落颗粒，无法直接用于超音速火焰喷涂。
发明内容
本发明提出了一种高放热镍基复合粉末的制备方法，以解决现有的团聚型镍基金属复合粉末因表面粉末散落而无法用于超音速火焰喷涂的问题。为此，本发明提出了如下的技术方案：
一种高放热镍基复合粉末的制备方法，包括：
将核心粉末与包覆粉末混合后通过预定方法复合，制得复合粉末；
将所述复合粉末进行水热氢还原包覆后再进行热处理，制得所述复合粉末。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，采用本发明的方法制得的复合粉末可用于超音速火焰喷涂，且复合粉末放热效率较高，涂层孔隙率可达0.1%以下，孔隙率稳定小于0.3%。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的具体实施方式提供了一种高放热镍基复合粉末的制备方法，包括：
将核心粉末与包覆粉末混合后通过预定方法复合，制得复合粉末；
将所述复合粉末进行水热氢还原包覆后再进行热处理，制得所述复合粉末。
本具体实施方式提供的高放热镍基复合粉末的制备方法的原理是：以镍基不规则形状粉末为核心，通过干式冲击复合法在镍基核心表面形成一层结合紧密的铝粉，再利用水热氢还原的方法在复合粉末表面完整的包覆一层金属镍，再将粉末进行热处理，使复合粉末表面的镍形成连续致密的包覆层，从而避免了镍基复合表面粉末脱落的问题。同时该复合粉末放热效率高，可采用超音速火焰喷涂，制备涂层的致密度优于同成分的合金型镍基粉末。
具体的，本具体实施方式提供的高放热镍基复合粉末的制备方法包括：
步骤1、以镍或镍基合金粉末为核心粉末，其中优选粒度为10～35μm的树枝状的电解镍粉或水雾化镍基合金粉；以粒度在5μm以下的铝粉或其他目标成分金属粉末为包覆粉末，其中优选粒度为1～3μm、氧含量在0.8%以下的铝粉；
步骤2、将镍基合金粉末与铝粉或其他目标成分粉末混合，通过干式冲击复合法，镍基粉末与铝粉通过不断的剪切、摩擦、挤压、冲击，铝粉在镍基粉末表面形成连续的包覆层；
步骤3、对复合粉末进行气流分级，去除10μm以下的颗粒；将分级后的粉末进行化学成分分析，保证镍成分比目标合金成分低3～15%，其他合金成分铝成分满足设计要求，其他成分若低于设计成分则重复步骤2；
步骤4、对复合粉末进行水热氢还原包覆，使复合粉末表面形成完成致密的镍包覆层；
步骤5、将复合粉末置于580～620℃、氢气气氛炉中进行2小时的热处理；
步骤6、对完成的粉末按使用要求进行筛分，选取合适的粒度范围。
采用本具体实施方式提供的技术方案，制得的复合粉末可用于超音速火焰喷涂，且复合粉末放热效率较高，涂层孔隙率可达0.1%以下，孔隙率稳定小于0.3%。
下面通过具体的实施例对本发明提出的金属颜料的表面改性方法作详细说明。
实施例1：
1）采用水雾化制备NiCr合金粉末，其中Ni的重量为75～78%，Cr的重量为20～23%，选取其中粒度为10～35μm的粉末为核心粉末；选取平均粒度为1微米的铝粉为包覆粉末，氧含量低于0.8%；
2）将上述NiCr合金粉末9kg与铝粉0.5kg混合，采用干式冲击复合法制备复合粉末，其中控制叶片线速度80～100米/秒，处理时间约为0.5kg/分钟；
3）气流分级去除10微米以下的粉末；将分级后的粉末进行成分检测，若复合粉末中铝粉含量小于4%，则重复步骤2）、3）；
4）将满足成分要求的复合粉末置于高压氢还原反应釜中，加入去离子谁、硫酸镍、硫酸铵、氨水、反应活化剂等，其中硫酸镍加入量为1.31kg，通入高压氢气，加热至140～180℃，反应时间5～12小时；
5）将复合粉末置于氢气气氛炉中，加热至580℃进行2小时的热处理；
6）将处理后的粉末按使用粒度要求筛分，获得适合超音速火焰喷涂的高放热NiCrAl复合粉末。
实施例2：
1）选取其中粒度为10～35μm的电解镍粉为核心粉末；选取平均粒度为3微米的铝粉为包覆粉末，氧含量低于0.5%；
2）将上述Ni粉9.5kg与铝粉0.5kg混合，采用干式冲击复合法制备复合粉末，其中控制叶片线速度80～100米/秒，处理时间约为0.5kg/分钟；
3）气流分级去除10微米以下的粉末；将分级后的粉末进行成分检测，若复合粉末中铝粉含量小于4%，则重复步骤2）、3）；
4）将满足成分要求的复合粉末置于高压氢还原反应釜中，加入去离子谁、硫酸镍、硫酸铵、氨水、反应活化剂等，其中硫酸镍加入量为1.31kg，通入高压氢气，加热至140～180℃，反应时间5～12小时；
5）将复合粉末置于氢气气氛炉中，加热至620℃进行2小时的热处理；
6）将处理后的粉末按使用粒度要求筛分，获得适合超音速火焰喷涂的高放热NiAl粉末。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种高放热镍基复合粉末的制备方法，其特征在于，包括：
将核心粉末与包覆粉末混合后通过预定方法复合，制得复合粉末；
将所述复合粉末进行水热氢还原包覆后再进行热处理，制得所述复合粉末。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述核心粉末为粒度是10～35μm的树枝状的电解镍粉或水雾化镍基合金粉。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包覆粉末为粒度在5μm以下的铝粉或其它目标成分金属粉末。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述包覆粉末为粒度是1～3μm、氧含量在0.8%以下的铝粉。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过预定方法复合包括将核心粉末与包覆粉末通过不断的剪切、摩擦、挤压、冲击，使包覆粉末在核心粉末表面形成连续的包覆层。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行水热氢还原包覆之前还包括对所述复合粉末进行气流分级，去除10μm以下的颗粒。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热处理包括：将所述复合粉末置于氢气气氛炉中并在温度为580～620℃的条件下热处理2小时。
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Granted publication date: 20160203 |