CN106119759A - 一种自粘接自封孔热喷涂材料 - Google Patents

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周继扣
王立义
汪锦阳
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    • C23C—COATING 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
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Abstract

本发明公开了一种自粘接自封孔热喷涂材料，所述自粘接自封孔热喷涂材料是包括包衣和粉芯的热喷涂丝材；所述粉芯包括以下成分，Ni‑Al双粒子粉末；B、C、Cr、Ni、Fe、纳米Al2O3；还包括Ta、W、Mo、V、Nb中的至少一种；以及SiC、B4C、BN、SiO2、TiC、Al2O3中的至少一种；所述包衣为低碳钢。所述Ni‑Al双粒子粉末的制备方法如下：将Ni颗粒和Al颗粒直接混合，形成互扩散层。本发明提供的自粘接自封孔热喷涂材料，可提高结合力，并自发封堵热喷涂层里的孔隙，将原来需要三种材料实现的功能由一种材料实现，降低了生产成本，优化生产流程，提高了生产过程的质量控制能力，适合推广使用。

Description

一种自粘接自封孔热喷涂材料
技术领域
本发明涉及热喷涂技术领域，尤其涉及一种自粘接自封孔热喷涂材料。
背景技术
金属间形成金属化合物的放热反应是广泛使用的增强基材-热喷涂层结合力方法。常见的方法是将Ni-Al,Ni-Ti,Si-Ta等混合粉末或含有这些粉末的丝材用热喷涂沉积到目标基材的表面。这些金属元素之间形成金属间化合物的反应释放大量的热量。进一步提高飞行颗粒的温度。在喷涂层和基体间形成部分冶金键，增强喷涂层与基体间结合力。为了提高反应效率，用来形成化合物的两种金属元素被制成复合粉末颗粒。常见的有熔炼-雾化，Al包覆Ni，和Ni包裹Al。用这些方法制备的复合粉末里，有相当一部分Ni和Al已经反应生存生成金属间化合物，直接减低了利用放热反应来提高结合力的效率。
热喷涂层总是有一定的孔隙率。如果孔隙间互相联结，就会形成贯穿热喷涂层的大孔隙。它们会成为氧化性或腐蚀气体的通道，导致被保护的工件表面被氧化或腐蚀。为此，在实际应用中，一个功能齐全的热喷涂层，通常要使用三种不同的材料来制备。用打底层来提高喷涂层与基体间结合力；在工作层喷涂以后，还要在其上应用一层封孔剂。这直接导致热喷涂生产成本的上升，使生产控制变得更加困难，不利于产品质量的控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种降低热喷涂材料的孔隙率的自粘接自封孔热喷涂材料。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
一种自粘接自封孔热喷涂材料，
包括包衣和粉芯的热喷涂丝材；
所述粉芯包括一个Ni颗粒和一个Al颗粒组成的Ni-Al双粒子粉末；
所述粉芯包括如下质量百分比的成分：
Ni-Al双粒子粉末：1％～10％，
B：0.1％～5％，C：0.1％～5％，Cr：2％～20％，Ni：1％～4％，
Ta、W、Mo、V、Nb中的至少一种，总含量为1％～5％，
SiC、B4C、BN、SiO2、TiC、Al2O3中的至少一种，总含量为1％～10％，
纳米Al2O3：5％～20％，
其余成分为Fe；
所述包衣为低碳钢。
优选地，所述粉芯是由所需成分的原料纯物质或合金粉末直接混合组成的机械混合粉。
优选地，所述的Ni-Al双粒子粉末的制备方法包括：将一定比例的Ni颗粒和Al颗粒直接混合，Ni原子和Al原子发生表面互扩散，形成互扩散层。
优选地，所述Ni-Al双粒子粉末中Ni颗粒的半径为37～53μm，Al颗粒的半径为37～53μm。
优选地，所述Ni颗粒和所述Al颗粒的质量比为7:1。
优选地，所述Ni颗粒和所述Al颗粒互扩散的温度为50℃～150℃。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明的提供的自粘接自封孔热喷涂材料粉芯里含有纳米Al2O3颗粒，热喷涂层里的孔隙被纳米Al2O3颗粒填塞。另外，使用现有技术的热喷涂材料基体与喷涂层的结合力为20-30MPa，使用本发明提供的自粘接自封孔热喷涂材料基体与喷涂层的结合力大概为50MPa。所以使用本发明提供的自粘接自封孔热喷涂材料，可提高结合力，并自发封堵热喷涂层里的孔隙，将原来需要三种材料实现的功能由一种材料实现，降低了生产成本，优化生产流程，提高了生产过程的质量控制能力。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
在50℃～150℃的环境下，将半径为37～53μm的Ni颗粒和半径为37～53μm的Al颗粒，以质量比7：1直接混合，Ni原子和Al原子发生表面互扩散，得到Ni-Al双粒子粉末。
取如下质量百分比的各成分：
B：0.1％～5％，C：0.1％～5％，Cr：2％～20％，Ni：1％～4％，
Ta、W、Mo、V、Nb中的至少一种，总含量为1％～5％，
SiC、B4C、BN、SiO2、TiC、Al2O3中的至少一种，总含量为1％～10％，
纳米Al2O3：5％～20％，
其余成分为Fe；
将上述成分的原料纯物质或合金粉末直接混合组成机械混合粉，与质量百分比为1％～10％的Ni-Al双粒子粉末混合得到粉芯，然后用低碳钢包衣将粉芯包裹起来制成连续丝材，得到本发明的自粘接自封孔热喷涂材料。
实施例2
在50℃的环境下，将半径为37～53μm的Ni颗粒和半径为37～53μm的Al颗粒，以质量比7：1直接混合，Ni原子和Al原子发生表面互扩散，得到Ni-Al双粒子粉末。
取如下质量百分比的各成分：
B：0.1％，C：0.1％，Cr：2％，Ni：1％，Fe：75.8％，
Ta：1％，W：1％，Mo：1％，V：1％，Nb：1％，
SiC：1％，B4C：1％，BN：2％，SiO2：2％，TiC：1％，Al2O3：3％，
纳米Al2O3：5％；
将上述成分的原料纯物质或合金粉末直接混合组成机械混合粉，与质量百分比为1％的Ni-Al双粒子粉末混合得到粉芯，然后用低碳钢包衣将粉芯包裹起来制成连续丝材，得到本发明的自粘接自封孔热喷涂材料。
实施例3
在150℃的环境下，将半径为37～53μm的Ni颗粒和半径为37～53μm的Al颗粒，以质量比7：1直接混合，Ni原子和Al原子发生表面互扩散，得到Ni-Al双粒子粉末。
取如下质量百分比的各成分：
B：5％，C：5％，Cr：10％，Ni：4％，Fe：44％，
V：1％，
SiC：0.5％，SiO2：0.3％，TiC：0.2％，
纳米Al2O3：20％；
将上述成分的原料纯物质或合金粉末直接混合组成机械混合粉，与质量百分比为10％的Ni-Al双粒子粉末混合得到粉芯，然后用低碳钢包衣将粉芯包裹起来制成连续丝材。
实施例4
在130℃的环境下，将半径为37～53μm的Ni颗粒和半径为37～53μm的Al颗粒，以质量比7：1直接混合，Ni原子和Al原子发生表面互扩散，得到Ni-Al双粒子粉末。
取如下质量百分比的各成分：
B：1.5％，C：1％，Cr：20％，Ni：2.5％，Fe：57.5％，
Ta：0.5％，Mo：1.5％，
B4C：0.5％，BN：1％，SiO2：1％，
纳米Al2O3：8％；
将上述成分的原料纯物质或合金粉末直接混合组成机械混合粉，与质量百分比为5％的Ni-Al双粒子粉末混合得到粉芯，然后用低碳钢包衣将粉芯包裹起来制成连续丝材，得到本发明的自粘接自封孔热喷涂材料。
实施例5
在100℃的环境下，将半径为37～53μm的Ni颗粒和半径为37～53μm的Al颗粒，以质量比7：1直接混合，Ni原子和Al原子发生表面互扩散，得到Ni-Al双粒子粉末。
取如下质量百分比的各成分：
B：1％，C：0.5％，Cr：5％，Ni：2％，Fe：61％，
W：0.3％，Mo：0.3％，V：1.1％，
SiC：0.5％，BN：1.5％，TiC：2.4％，Al2O3：3.4％，
纳米Al2O3：13％；
将上述成分的原料纯物质或合金粉末直接混合组成机械混合粉，与质量百分比为8％的Ni-Al双粒子粉末混合得到粉芯，然后用低碳钢包衣将粉芯包裹起来制成连续丝材，得到本发明的自粘接自封孔热喷涂材料。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例和说明书的限制，不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种自粘接自封孔热喷涂材料，其特征在于：
所述自粘接自封孔热喷涂材料是包括包衣和粉芯的热喷涂丝材；
所述粉芯包括一个Ni颗粒和一个Al颗粒组成的Ni-Al双粒子粉末；
所述粉芯包括如下质量百分比的成分：
Ni-Al双粒子粉末：1％～10％，
B：0.1％～5％，C：0.1％～5％，Cr：2％～20％，Ni：1％～4％，
Ta、W、Mo、V、Nb中的至少一种，总含量为1％～5％，
SiC、B4C、BN、SiO2、TiC、Al2O3中的至少一种，总含量为1％～10％，
纳米Al2O3：5％～20％，
其余成分为Fe；
所述包衣为低碳钢。
2.根据权利要求1所述的一种自粘接自封孔热喷涂材料，其特征在于：所述粉芯是由所需成分的原料纯物质或合金粉末直接混合组成的机械混合粉。
3.根据权利要求1所述的一种自粘接自封孔热喷涂材料，其特征在于：所述的Ni-Al双粒子粉末的制备方法包括：将一定比例的Ni颗粒和Al颗粒直接混合，Ni原子和Al原子发生表面互扩散，形成互扩散层。
4.根据权利要求3所述的一种自粘接自封孔热喷涂材料，其特征在于：所述Ni-Al双粒子粉末中Ni颗粒的半径为37～53μm，Al颗粒的半径为37～53μm。
5.根据权利要求3所述的一种自粘接自封孔热喷涂材料，其特征在于：所述Ni颗粒和所述Al颗粒的质量比为7:1。
6.根据权利要求3所述的一种自粘接自封孔热喷涂材料，其特征在于：所述Ni颗粒和所述Al颗粒互扩散的温度为50℃～150℃。
7.根据权利要求1所述的一种自粘接自封孔热喷涂材料，其特征在于：
粉芯中各组分质量百分比如下：
Ni-Al双粒子粉末：8％，
B：1％，C：0.5％，Cr：5％，Ni：2％，Fe：61％，
W：0.3％，Mo：0.3％，V：1.1％，
SiC：0.5％，BN：1.5％，TiC：2.4％，Al2O3：3.4％，
纳米Al2O3：13％。
8.根据权利要求1所述的一种自粘接自封孔热喷涂材料，其特征在于：
粉芯中各组分质量百分比如下：
Ni-Al双粒子粉末：5％，
B：1.5％，C：1％，Cr：20％，Ni：2.5％，Fe：57.5％，
Ta：0.5％，Mo：1.5％，
B4C：0.5％，BN：1％，SiO2：1％，
纳米Al2O3：8％。
9.根据权利要求1所述的一种自粘接自封孔热喷涂材料，其特征在于：
粉芯中各组分质量百分比如下：
Ni-Al双粒子粉末：10％，
B：5％，C：5％，Cr：10％，Ni：4％，Fe：44％，
V：1％，
SiC：0.5％，SiO2：0.3％，TiC：0.2％，
纳米Al2O3：20％。
10.根据权利要求1所述的一种自粘接自封孔热喷涂材料，其特征在于：
粉芯中各组分质量百分比如下：
Ni-Al双粒子粉末：1％
B：0.1％，C：0.1％，Cr：2％，Ni：1％，Fe：75.8％，
Ta：1％，W：1％，Mo：1％，V：1％，Nb：1％，
SiC：1％，B4C：1％，BN：2％，SiO2：2％，TiC：1％，Al2O3：3％，
纳米Al2O3：5％。
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