CN103817341B - 一种高放热镍基复合粉末的制备方法 - Google Patents
一种高放热镍基复合粉末的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103817341B CN103817341B CN201410077172.9A CN201410077172A CN103817341B CN 103817341 B CN103817341 B CN 103817341B CN 201410077172 A CN201410077172 A CN 201410077172A CN 103817341 B CN103817341 B CN 103817341B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- nickel
- composite
- composite powder
- cladding
- 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
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 130
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 60
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 25
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 20
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 18
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 16
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 13
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 3
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 3
- 238000009692 water atomization Methods 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000010286 high velocity air fuel Methods 0.000 abstract description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 6
- 229910000943 NiAl Inorganic materials 0.000 description 4
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 238000012387 aerosolization Methods 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010285 flame spraying Methods 0.000 description 1
- 239000003500 flue dust Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
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 (6)
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；其中，所述核心粉末是镍粉或镍基合金粉，所述包覆粉末是铝粉；
将所述复合粉末进行水热氢还原包覆后再进行热处理，制得高放热镍基复合粉末；
其中，将所述复合粉末进行水热氢还原包覆后再进行热处理包括：将复合粉末置于高压氢还原反应釜中，加入去离子水、硫酸镍、硫酸铵、氨水、反应活化剂，通入高压氢气，加热至140～180℃，反应时间5～12小时，在复合粉末表面形成金属镍包覆层：再将复合粉末置于氢气气氛炉中，加热至580～620℃进行2小时的热处理。
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。
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410077172.9A CN103817341B (zh) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | 一种高放热镍基复合粉末的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410077172.9A CN103817341B (zh) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | 一种高放热镍基复合粉末的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103817341A CN103817341A (zh) | 2014-05-28 |
| CN103817341B true CN103817341B (zh) | 2016-02-03 |
Family
ID=50752791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410077172.9A Expired - Fee Related CN103817341B (zh) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | 一种高放热镍基复合粉末的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103817341B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104357793B (zh) * | 2014-12-02 | 2017-02-08 | 北京矿冶研究总院 | 一种耐腐蚀防滑涂层制备方法及涂层结构 |
| CN105728716A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-07-06 | 北京矿冶研究总院 | 一种核壳型金属石墨复合粉末材料及其制备方法 |
| CN106077670B (zh) * | 2016-08-03 | 2018-07-24 | 杭州科技职业技术学院 | 复合共沉积—共烧结制备超细合金粉末的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4019875A (en) * | 1973-07-06 | 1977-04-26 | Metco, Inc. | Aluminum-coated nickel or cobalt core flame spray materials |
| CN1436623A (zh) * | 2002-02-06 | 2003-08-20 | 北京矿冶研究总院 | 超微或纳米铝粉包覆的铝包镍复合粉末 |
| CN101003089A (zh) * | 2006-11-27 | 2007-07-25 | 北京矿冶研究总院 | 超微或纳米金属粉包覆的复合粉末及其制备方法 |
| CN103433485A (zh) * | 2013-08-16 | 2013-12-11 | 北京工业大学 | 一种镍包铝粉及制备方法 |
-
2014
- 2014-03-04 CN CN201410077172.9A patent/CN103817341B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4019875A (en) * | 1973-07-06 | 1977-04-26 | Metco, Inc. | Aluminum-coated nickel or cobalt core flame spray materials |
| CN1436623A (zh) * | 2002-02-06 | 2003-08-20 | 北京矿冶研究总院 | 超微或纳米铝粉包覆的铝包镍复合粉末 |
| CN101003089A (zh) * | 2006-11-27 | 2007-07-25 | 北京矿冶研究总院 | 超微或纳米金属粉包覆的复合粉末及其制备方法 |
| CN103433485A (zh) * | 2013-08-16 | 2013-12-11 | 北京工业大学 | 一种镍包铝粉及制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 镍包覆型复合粉末的制备及其在热喷涂领域的应用;尹春雷等;《中国粉体技术》;20061231(第2期);42-44 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103817341A (zh) | 2014-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Schopphoven et al. | EHLA: Extreme High‐Speed Laser Material Deposition: Economical and effective protection against corrosion and wear | |
| CN103866223B (zh) | 一种新型韧性颗粒强化的铁基非晶基复合涂层 | |
| Li et al. | Effect of particle state on the adhesive strength of HVOF sprayed metallic coating | |
| CA2648643A1 (en) | Thermal spray coating of porous nanostructured ceramic feedstock | |
| CN103817341B (zh) | 一种高放热镍基复合粉末的制备方法 | |
| JP2018524466A (ja) | コールドガススプレーコーティング法及び組成物 | |
| CN102828137A (zh) | 一种高温合金表面纳米复合涂层及其制备方法 | |
| CN104162662A (zh) | 表面改性的非晶合金粉末、制备方法及利用其制备的涂层 | |
| CN104451510A (zh) | 一种Ni-SiC纳米涂层及其制备方法 | |
| CN104561877A (zh) | 一种热喷涂镍基自熔合金非晶涂层 | |
| CN103725945A (zh) | 一种高硬度碳化钨基耐磨涂层材料及其制备方法 | |
| Ghadami et al. | Characterization of MCrAlY/nano-Al 2 O 3 nanocomposite powder produced by high-energy mechanical milling as feedstock for high-velocity oxygen fuel spraying deposition | |
| JP5017675B2 (ja) | 皮膜の製造方法 | |
| CN102127729B (zh) | 一种金属材料表面热喷涂涂层的钎焊强化方法 | |
| CN106065846A (zh) | 一种耐腐蚀风力发电机叶片及表面处理工艺 | |
| CN102181817B (zh) | 等离子喷涂制备多晶耐磨涂层的方法 | |
| CN111097903A (zh) | 一种用于制备热喷涂涂层的核壳结构粉体及其制备方法 | |
| CN106166611A (zh) | 一种WC‑Co‑Fe‑Ni纳米材料及其制备方法 | |
| Wang et al. | Study on plasma-spraying of MCrAlY coatings | |
| CN104862638A (zh) | 一种Ni-Co-Mo-Mn涂层材料及其制备方法 | |
| CN104947026A (zh) | MnO2-Al2O3-Si纳米材料及其制备方法 | |
| CN106119764A (zh) | 一种水雾冷却电弧喷涂涂层的制备方法 | |
| CN104846318A (zh) | 一种Fe-SiC-TiO2纳米涂层材料及其制备方法 | |
| CN109868443A (zh) | 一种镍基氧化铝高温自润滑耐磨涂层及其制备方法 | |
| CN104846311A (zh) | 高硬度Ni-Cr-B-Si纳米涂层材料及其制备方法 |
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 | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160203 |