CN104789897A - 一种用于热喷涂的高合金钢粉末及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种用于热喷涂的高合金钢粉末，其化学成分重量百分比为：C：0.20-0.50%，Si：0.8-2.0%，Cr：0.87-0.95%，Mn：1.5-3.0%，Al：0.42-0.58%，Ti：0.05-0.07%，B：0.005-0.007%，Ni：0.5-2.0%，且满足Mn和Ni之和为3.2-3.6%，镧系稀土：0.021-0.033%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.1%，其成分按重量百分比为，P≤0.015%、S≤0.008%、H≤0.003%、N≤0.006％、O≤0.006%；所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：12-17%，铕：8-12%，铽：7-11%，钆：5-12%，镨：10-17%，钬：0-4%，铒：20-26%，余量为镧，以上各组分之和为100%。本发明在热喷涂技术中使用的粉末与其它材料相比，该热喷涂粉末成本低廉地提供优异的耐磨性能，该热喷涂粉末还具有较低的熔点，因此在热喷涂技术中节约能源地仅需要较低的温度。
Description
技术领域
本发明涉及一种热喷涂涂层材料及其制备方法，具体的说是一种用于热喷涂的高合金钢粉末及其制备方法，属于热喷涂技术领域。
背景技术
通过热喷涂施加的涂层已知早被用于许多应用。例如，在车用发动机中，油润滑的汽缸跑合面的表面已经特别是通过等离子喷涂进行涂覆有相当长的一段时间，所述涂层尤其是能显著降低活塞环与汽缸壁之间的摩擦系数，从而显著减少活塞环和汽缸的磨损，使得发动机使用寿命增长，保养周期(例如换油)延长，还使发动机性能显著提高。
与其它涂层相比，铁基热喷涂涂层具有更加优异的力学性能、磁学性能和耐腐蚀性能。同时，铁基系列涂层具有丰富的自然资源、低廉的材料成本，从而引起人们的研究热潮。但是，同其他涂层一样，在传统的宏观力学性能测试中，铁基涂层往往发生非均匀变形，塑性变形集中在少数的剪切带，表现为宏观脆性。铁基涂层的这一特点很大程度上限制了其在工程领域中的应用。因此，如何在保持铁基非晶高强度的前提下，提高铁基非晶的塑性变形能力，增加韧性，是推广铁基涂层应用过程中亟需解决的现实问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提出一种用于热喷涂的高合金钢粉末及其制备方法，能够对涂层进行增韧改良，同时保留其固有的高强度，高耐磨性特点，为大范围的工程应用提供可能。
本发明解决以上技术问题的技术方案：一种用于热喷涂的高合金钢粉末，其化学成分重量百分比为：C：0.20-0.50%，Si：0.8-2.0%，Cr：0.87-0.95%，Mn：1.5-3.0%，Al：0.42-0.58%，Ti：0.05-0.07%，B：0.005-0.007%，Ni：0.5-2.0%，且满足Mn和Ni之和为3.2-3.6%，镧系稀土：0.021-0.033%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.1%，其成分按重量百分比为，P≤0.015%、S≤0.008%、H≤0.003%、N≤0.006％、O≤0.006%；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：12-17%，铕：8-12%，铽：7-11%，钆： 5-12%，镨：10-17%，钬：0-4%，铒：20-26%，余量为镧，以上各组分之和为100%。
本发明的进一步限定技术方案，前述的用于热喷涂的高合金钢粉末，其化学成分重量百分比为：C：0.20%，Si：0.8%，Cr：0.87%，Mn：1.5%，Al：0.42%，Ti：0.05%，B：0.005%，Ni：0.5%，镧系稀土：0.021%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.1%，其成分按重量百分比为，P≤0.015%、S≤0.008%、H≤0.003%、N≤0.006％、O≤0.006%；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：12%，铕：8%，铽：7%，钆：5%，镨：10%，铒：20%，余量为镧，以上各组分之和为100%。
前述的用于热喷涂的高合金钢粉末，其化学成分重量百分比为：C：0.35%，Si：1.4%，Cr：0.91%，Mn：2.2%，Al：0.48%，Ti：0.06%，B：0.006%，Ni：1.1%，镧系稀土：0.028%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.1%，其成分按重量百分比为，P≤0.015%、S≤0.008%、H≤0.003%、N≤0.006％、O≤0.006%；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：15%，铕：10%，铽：9%，钆：8%，镨：14%，钬：2%，铒：21%，余量为镧，以上各组分之和为100%。
前述的用于热喷涂的高合金钢粉末，其化学成分重量百分比为：C：0.50%，Si：2.0%，Cr：0.95%，Mn：3.0%，Al：0.58%，Ti：0.07%，B：0.007%，Ni：2.0%，镧系稀土：0.033%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.1%，其成分按重量百分比为，P≤0.015%、S≤0.008%、H≤0.003%、N≤0.006％、O≤0.006%；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：17%，铕：12%，铽：11%，钆：6%，镨：15%，钬：4%，铒：22%，余量为镧，以上各组分之和为100%。
一种用于热喷涂的高合金钢粉末的制备方法，包括以下步骤：
(1) 金属前置处理：采用草酸与二丙二醇甲醚按重量比3:2的比例混合，制成金属表面清洗剂，对处理金属进行表面清洗，溶液温度保持20-25℃，浸泡时间为1-1.5h；
(2)金属干燥处理：将待处理金属从溶液中取出后沥干，放置烘箱中进行干燥处理，烘箱温度为110-120℃，干燥时间25-40min；
（3）金属粉碎处理：干燥后的金属冷却至常温，放入球磨机中进行粉碎，球磨机中球料质量比为5-7:1，球磨粉碎时间为15-17h，转速280-350r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（4）金属制粉处理：粉碎后的金属粉料再放入球磨机中进行制粉处理，球磨机中球料质量比为8-9:1，球磨粉碎时间为4-6h，转速200-250r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（5）过筛处理：球磨后的粉末根据喷涂需求进行过筛，即可获得成品。
前述的用于热喷涂的高合金钢粉末的制备方法，包括以下步骤：
(1) 金属前置处理：采用草酸与二丙二醇甲醚按重量比3:2的比例混合，制成金属表面清洗剂，对处理金属进行表面清洗，溶液温度保持25℃，浸泡时间为1h；
(2)金属干燥处理：将待处理金属从溶液中取出后沥干，放置烘箱中进行干燥处理，烘箱温度为120℃，干燥时间25min；
（3）金属粉碎处理：干燥后的金属冷却至常温，放入球磨机中进行粉碎，球磨机中球料质量比为7:1，球磨粉碎时间为15h，转速280r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（4）金属制粉处理：粉碎后的金属粉料再放入球磨机中进行制粉处理，球磨机中球料质量比为9:1，球磨粉碎时间为4h，转速200r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（5）过筛处理：球磨后的粉末根据喷涂需求进行过筛，即可获得成品。
前述的用于热喷涂的高合金钢粉末的制备方法，包括以下步骤：
(1) 金属前置处理：采用草酸与二丙二醇甲醚按重量比3:2的比例混合，制成金属表面清洗剂，对处理金属进行表面清洗，溶液温度保持22℃，浸泡时间为1.2h；
(2)金属干燥处理：将待处理金属从溶液中取出后沥干，放置烘箱中进行干燥处理，烘箱温度为115℃，干燥时间30min；
（3）金属粉碎处理：干燥后的金属冷却至常温，放入球磨机中进行粉碎，球磨机中球料质量比为5:1，球磨粉碎时间为17h，转速350r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（4）金属制粉处理：粉碎后的金属粉料再放入球磨机中进行制粉处理，球磨机中球料质量比为9:1，球磨粉碎时间为5h，转速230r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（5）过筛处理：球磨后的粉末根据喷涂需求进行过筛，即可获得成品。
进一步的，前述的用于热喷涂的高合金钢粉末的制备方法，包括以下步骤：
(1) 金属前置处理：采用草酸与二丙二醇甲醚按重量比3:2的比例混合，制成金属表面清洗剂，对处理金属进行表面清洗，溶液温度保持20℃，浸泡时间为1.5h；
(2)金属干燥处理：将待处理金属从溶液中取出后沥干，放置烘箱中进行干燥处理，烘箱温度为110℃，干燥时间40min；
（3）金属粉碎处理：干燥后的金属冷却至常温，放入球磨机中进行粉碎，球磨机中球料质量比为6:1，球磨粉碎时间为17h，转速280r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（4）金属制粉处理：粉碎后的金属粉料再放入球磨机中进行制粉处理，球磨机中球料质量比为8:1，球磨粉碎时间为4h，转速250r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（5）过筛处理：球磨后的粉末根据喷涂需求进行过筛，即可获得成品。
本发明的有益效果：
本发明在热喷涂技术中使用的粉末与其它材料相比，该热喷涂粉末成本低廉地提供优异的耐磨性能，该热喷涂粉末还具有较低的熔点，因此在热喷涂技术中节约能源地仅需要较低的温度。该热喷涂粉末也可以被应用到金属本体上而不会对本体造成损害。此外，与热喷涂技术中使用的其它铁基材料相比，该热喷涂粉末在热喷涂技术中可以提供改善的抗氧化性能。
具体实施方式
实施例1
本实施例为一种用于热喷涂的高合金钢粉末，其化学成分重量百分比为：C：0.20%，Si：0.8%，Cr：0.87%，Mn：1.5%，Al：0.42%，Ti：0.05%，B：0.005%，Ni：0.5%，镧系稀土：0.021%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.1%，其成分按重量百分比为，P≤0.015%、S≤0.008%、H≤0.003%、N≤0.006％、O≤0.006%；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：12%，铕：8%，铽：7%，钆：5%，镨：10%，铒：20%，余量为镧，以上各组分之和为100%。
本实施例提供一种用于热喷涂的高合金钢粉末的制备方法，包括以下步骤：
(1) 金属前置处理：采用草酸与二丙二醇甲醚按重量比3:2的比例混合，制成金属表面清洗剂，对处理金属进行表面清洗，溶液温度保持25℃，浸泡时间为1h；
(2)金属干燥处理：将待处理金属从溶液中取出后沥干，放置烘箱中进行干燥处理，烘箱温度为120℃，干燥时间25min；
（3）金属粉碎处理：干燥后的金属冷却至常温，放入球磨机中进行粉碎，球磨机中球料质量比为7:1，球磨粉碎时间为15h，转速280r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（4）金属制粉处理：粉碎后的金属粉料再放入球磨机中进行制粉处理，球磨机中球料质量比为9:1，球磨粉碎时间为4h，转速200r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（5）过筛处理：球磨后的粉末根据喷涂需求进行过筛，即可获得成品。
实施例2
本实施例一种用于热喷涂的高合金钢粉末，其化学成分重量百分比为：C：0.35%，Si：1.4%，Cr：0.91%，Mn：2.2%，Al：0.48%，Ti：0.06%，B：0.006%，Ni：1.1%，镧系稀土：0.028%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.1%，其成分按重量百分比为，P≤0.015%、S≤0.008%、H≤0.003%、N≤0.006％、O≤0.006%；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：15%，铕：10%，铽：9%，钆：8%，镨：14%，钬：2%，铒：21%，余量为镧，以上各组分之和为100%。
本实施例提供一种用于热喷涂的高合金钢粉末的制备方法，包括以下步骤：
(1) 金属前置处理：采用草酸与二丙二醇甲醚按重量比3:2的比例混合，制成金属表面清洗剂，对处理金属进行表面清洗，溶液温度保持22℃，浸泡时间为1.2h；
(2)金属干燥处理：将待处理金属从溶液中取出后沥干，放置烘箱中进行干燥处理，烘箱温度为115℃，干燥时间30min；
（3）金属粉碎处理：干燥后的金属冷却至常温，放入球磨机中进行粉碎，球磨机中球料质量比为5:1，球磨粉碎时间为17h，转速350r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（4）金属制粉处理：粉碎后的金属粉料再放入球磨机中进行制粉处理，球磨机中球料质量比为9:1，球磨粉碎时间为5h，转速230r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（5）过筛处理：球磨后的粉末根据喷涂需求进行过筛，即可获得成品。
实施例3
本实施例是一种用于热喷涂的高合金钢粉末，其化学成分重量百分比为：C：0.50%，Si：2.0%，Cr：0.95%，Mn：3.0%，Al：0.58%，Ti：0.07%，B：0.007%，Ni：2.0%，镧系稀土：0.033%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.1%，其成分按重量百分比为，P≤0.015%、S≤0.008%、H≤0.003%、N≤0.006％、O≤0.006%；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：17%，铕：12%，铽：11%，钆：6%，镨：15%，钬：4%，铒：22%，余量为镧，以上各组分之和为100%。
本实施例提供一种用于热喷涂的高合金钢粉末的制备方法，包括以下步骤：
(1) 金属前置处理：采用草酸与二丙二醇甲醚按重量比3:2的比例混合，制成金属表面清洗剂，对处理金属进行表面清洗，溶液温度保持20℃，浸泡时间为1.5h；
(2)金属干燥处理：将待处理金属从溶液中取出后沥干，放置烘箱中进行干燥处理，烘箱温度为110℃，干燥时间40min；
（3）金属粉碎处理：干燥后的金属冷却至常温，放入球磨机中进行粉碎，球磨机中球料质量比为6:1，球磨粉碎时间为17h，转速280r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（4）金属制粉处理：粉碎后的金属粉料再放入球磨机中进行制粉处理，球磨机中球料质量比为8:1，球磨粉碎时间为4h，转速250r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（5）过筛处理：球磨后的粉末根据喷涂需求进行过筛，即可获得成品。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于热喷涂的高合金钢粉末，其特征在于：其化学成分重量百分比为：C：0.20-0.50%，Si：0.8-2.0%，Cr：0.87-0.95%，Mn：1.5-3.0%，Al：0.42-0.58%，Ti：0.05-0.07%，B：0.005-0.007%，Ni：0.5-2.0%，且满足Mn和Ni之和为3.2-3.6%，镧系稀土：0.021-0.033%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.1%，其成分按重量百分比为，P≤0.015%、S≤0.008%、H≤0.003%、N≤0.006%、O≤0.006%；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：12-17%，铕：8-12%，铽：7-11%，钆： 5-12%，镨：10-17%，钬：0-4%，铒：20-26%，余量为镧，以上各组分之和为100%。
2.如权利要求1所述的用于热喷涂的高合金钢粉末，其特征在于：其化学成分重量百分比为：C：0.20%，Si：0.8%，Cr：0.87%，Mn：1.5%，Al：0.42%，Ti：0.05%，B：0.005%，Ni：0.5%，镧系稀土：0.021%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.1%，其成分按重量百分比为，P≤0.015%、S≤0.008%、H≤0.003%、N≤0.006％、O≤0.006%；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：12%，铕：8%，铽：7%，钆：5%，镨：10%，铒：20%，余量为镧，以上各组分之和为100%。
3.如权利要求1所述的用于热喷涂的高合金钢粉末，其特征在于：其化学成分重量百分比为：C：0.35%，Si：1.4%，Cr：0.91%，Mn：2.2%，Al：0.48%，Ti：0.06%，B：0.006%，Ni：1.1%，镧系稀土：0.028%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.1%，其成分按重量百分比为，P≤0.015%、S≤0.008%、H≤0.003%、N≤0.006％、O≤0.006%；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：15%，铕：10%，铽：9%，钆：8%，镨：14%，钬：2%，铒：21%，余量为镧，以上各组分之和为100%。
4.如权利要求1 所述的用于热喷涂的高合金钢粉末，其特征在于：其化学成分重量百分比为：C：0.50%，Si：2.0%，Cr：0.95%，Mn：3.0%，Al：0.58%，Ti：0.07%，B：0.007%，Ni：2.0%，镧系稀土：0.033%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述杂质的总含量≤0.1%，其成分按重量百分比为，P≤0.015%、S≤0.008%、H≤0.003%、N≤0.006％、O≤0.006%；
所述镧系稀土的组分质量百分比为：铈：17%，铕：12%，铽：11%，钆：6%，镨：15%，钬：4%，铒：22%，余量为镧，以上各组分之和为100%。
5.如权利要求1所述的用于热喷涂的高合金钢粉末的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1) 金属前置处理：采用草酸与二丙二醇甲醚按重量比3:2的比例混合，制成金属表面清洗剂，对处理金属进行表面清洗，溶液温度保持20-25℃，浸泡时间为1-1.5h；
(2)金属干燥处理：将待处理金属从溶液中取出后沥干，放置烘箱中进行干燥处理，烘箱温度为110-120℃，干燥时间25-40min；
（3）金属粉碎处理：干燥后的金属冷却至常温，放入球磨机中进行粉碎，球磨机中球料质量比为5-7:1，球磨粉碎时间为15-17h，转速280-350r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（4）金属制粉处理：粉碎后的金属粉料再放入球磨机中进行制粉处理，球磨机中球料质量比为8-9:1，球磨粉碎时间为4-6h，转速200-250r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（5）过筛处理：球磨后的粉末根据喷涂需求进行过筛，即可获得成品。
6.如权利要求5所述的用于热喷涂的高合金钢粉末的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1) 金属前置处理：采用草酸与二丙二醇甲醚按重量比3:2的比例混合，制成金属表面清洗剂，对处理金属进行表面清洗，溶液温度保持25℃，浸泡时间为1h；
(2)金属干燥处理：将待处理金属从溶液中取出后沥干，放置烘箱中进行干燥处理，烘箱温度为120℃，干燥时间25min；
（3）金属粉碎处理：干燥后的金属冷却至常温，放入球磨机中进行粉碎，球磨机中球料质量比为7:1，球磨粉碎时间为15h，转速280r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（4）金属制粉处理：粉碎后的金属粉料再放入球磨机中进行制粉处理，球磨机中球料质量比为9:1，球磨粉碎时间为4h，转速200r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（5）过筛处理：球磨后的粉末根据喷涂需求进行过筛，即可获得成品。
7.如权利要求5所述的用于热喷涂的高合金钢粉末的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1) 金属前置处理：采用草酸与二丙二醇甲醚按重量比3:2的比例混合，制成金属表面清洗剂，对处理金属进行表面清洗，溶液温度保持22℃，浸泡时间为1.2h；
(2)金属干燥处理：将待处理金属从溶液中取出后沥干，放置烘箱中进行干燥处理，烘箱温度为115℃，干燥时间30min；
（3）金属粉碎处理：干燥后的金属冷却至常温，放入球磨机中进行粉碎，球磨机中球料质量比为5:1，球磨粉碎时间为17h，转速350r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（4）金属制粉处理：粉碎后的金属粉料再放入球磨机中进行制粉处理，球磨机中球料质量比为9:1，球磨粉碎时间为5h，转速230r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（5）过筛处理：球磨后的粉末根据喷涂需求进行过筛，即可获得成品。
8.如权利要求5所述的用于热喷涂的高合金钢粉末的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1) 金属前置处理：采用草酸与二丙二醇甲醚按重量比3:2的比例混合，制成金属表面清洗剂，对处理金属进行表面清洗，溶液温度保持20℃，浸泡时间为1.5h；
(2)金属干燥处理：将待处理金属从溶液中取出后沥干，放置烘箱中进行干燥处理，烘箱温度为110℃，干燥时间40min；
（3）金属粉碎处理：干燥后的金属冷却至常温，放入球磨机中进行粉碎，球磨机中球料质量比为6:1，球磨粉碎时间为17h，转速280r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（4）金属制粉处理：粉碎后的金属粉料再放入球磨机中进行制粉处理，球磨机中球料质量比为8:1，球磨粉碎时间为4h，转速250r/min，在粉碎过程中向球磨机中注入液氮降温；
（5）过筛处理：球磨后的粉末根据喷涂需求进行过筛，即可获得成品。
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| CN102994893A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-03-27 | 宁波市群星粉末冶金有限公司 | 一种粉末冶金工具钢 |
| CN103725990A (zh) * | 2014-01-21 | 2014-04-16 | 湖南红宇耐磨新材料股份有限公司 | 一种耐磨铸钢 |
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