CN106544612A - 一种CBN‑Ni喷涂粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种CBN‑Ni喷涂粉，所述喷涂粉由以下重量百分比的原料制得：CBN 30%～60%，Ni 40%～70%，微量元素1%～5%，所述微量元素为Cr、Al、Mo三者的混合。其制备方法包括以下步骤：a）将各原料、去离子水和有机溶剂混合得到混浆料；b）喷雾造粒；c）在氢气保护气氛中烧结；d）对烧结后的产物进行分散、气流分级即可。本发明解决了现有金属陶瓷喷涂粉高温易氧化相变的问题，喷涂时火焰温度可以更高、金属粘结剂融化更彻底，硬质相的硬度高，更加耐磨；同时还可用于电力管道等的喷涂；且制备方法简单，方便操作，便于工业化应用。
Description
技术领域
本发明属于热喷涂技术领域，特别涉及一种喷涂粉及其制备方法。
背景技术
热喷涂技术作为一种新的表面防护和表面强化工艺，在近20年里得到了迅速发展。该技术在设备维修、耐磨损、防腐蚀等方面发挥独特的优势。热喷涂技术的产生，可将旧工件的利用率提高到90%，可实现工件的重复利用，大大降低了成本提高了效率。
随着工业技术革新，工件对涂层的耐磨、耐腐蚀等性能的要求也越来越高。针对现有涂层普遍存在耐磨性较差，耐腐蚀性较低的问题，急需一种性能更加优越的新涂层材料出现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CBN-Ni热喷涂粉，同时提供其制备方法是本发明的第二个发明目的。
基于上述目的，本发明采取如下技术方案：一种CBN- Ni喷涂粉，所述喷涂粉由以下重量百分比的原料制得：CBN 30%～60%，Ni 40%～70%，微量元素1%～5%，所述微量元素为Cr、Al、Mo三者的混合。
优选地，所述喷涂粉由以下重量百分比的原料制得：CBN 40%～50%，Ni 47%～55%，微量元素3%～5%。
优选地，所述Cr、Al、Mo三者的重量混合比为（4～5）：（1～2）：（1～2）。
优选地，所述喷涂粉的粒径为10～45μm。
所述的CBN- Ni喷涂粉的制备方法，包括以下步骤：a）将各原料、去离子水和有机溶剂混合得到混浆料；b）喷雾造粒；c）在氢气保护气氛中烧结；d）对烧结后的产物进行分散、气流分级即可。
优选地，步骤a）中在球磨机中进行湿混12-24h。
优选地，步骤a）中各原料与去离子水、有机溶剂三者的用量比为：1000g:1000ml:1ml。
优选地，步骤c）中烧结的温度为1300～1400℃，烧结的时间为15～20min。
CBN是仅次于金刚石的硬度最高的材料，具有良好的物理、化学性能，热稳定性比金刚石高，Ni跟CBN之间有很强的润湿性，Al有很强的韧性，加入少量的Mo能显著提高合金在非氧化性酸和有机酸以及海水中的耐腐蚀能力，提高涂层的高温强度。
与现有技术相比，本发明的技术效果为：
1）本发明解决了现有金属陶瓷喷涂粉高温易氧化相变的问题，喷涂时火焰温度可以更高、金属粘结剂融化更彻底，硬质相的硬度高，更加耐磨；CBN的抗高温氧化能力更强，最高使用温度达到900℃；同时还可用于电力管道等的喷涂；
2）与传统涂层材料Ni60B相比，本发明的喷涂粉可有效降低工件表面的孔隙率，提高表面结合强度，提高工件表面涂层的显微硬度，因而涂层的硬度更高、耐磨性能更好；
3）本发明喷涂粉的制备方法简单，方便操作，便于工业化应用。
具体实施方式
以下将通过实施例具体说明本发明，但这些具体实施方案不以任何方式限制本发明的保护范围。
实施例1
一种CBN-Ni热喷涂粉，喷涂粉的粒径为10～20μm，该喷涂粉由以下重量百分比的原料制得：CBN 40%，Ni 55%，微量元素5%，所述微量元素为Cr、Al、Mo三者的混合。所述Cr、Al、Mo三者的重量混合比为4：1：2。
其制备方法，包括以下步骤：a）将各原料、去离子水和有机溶剂在球磨机里湿混12h得到混浆料；b）喷雾造粒；c）在氢气保护气氛中烧结，烧结的温度为1300℃，烧结的时间为20min；d）对烧结后的产物进行分散、气流分级，最终得到粒度为10～20μm的喷涂粉。步骤a）中各原料与去离子水、有机溶剂三者的用量比为：1000g:1000ml:1ml。
实施例2
一种CBN-Ni热喷涂粉，喷涂粉的粒径为20～30μm，该喷涂粉由以下重量百分比的原料制得：CBN 45%，Ni 50%，微量元素5%，所述微量元素为Cr、Al、Mo三者的混合。所述Cr、Al、Mo三者的重量混合比为5：2：2。
其制备方法，包括以下步骤：a）将各原料、去离子水和有机溶剂在球磨机里湿混20h得到混浆料；b）喷雾造粒；c）在氮气保护气氛中烧结，烧结的温度为1350℃，烧结的时间为15min；d）对烧结后的产物进行分散、气流分级，最终得到粒度为20～30μm的喷涂粉。步骤a）中各原料与去离子水、有机溶剂三者的用量比为：1000g:1000ml:1ml。
实施例3
一种CBN-Ni热喷涂粉，喷涂粉的粒径为30～45μm，该喷涂粉由以下重量百分比的原料制得：CBN 50%，Ni 47%，微量元素3%，所述微量元素为Cr、Al、Mo三者的混合。所述Cr、Al、Mo三者的重量混合比为5：2：1。
其制备方法，包括以下步骤：a）将各原料、去离子水和有机溶剂在球磨机里湿混24h得到混浆料；b）喷雾造粒；c）在氢气保护气氛中烧结，烧结的温度为1400℃，烧结的时间为15min；d）对烧结后的产物进行分散、气流分级，最终得到粒度为30～45μm的喷涂粉。步骤a）中各原料与去离子水、有机溶剂三者的用量比为：1000g:1000ml:1ml。
实施例4
一种CBN-Ni热喷涂粉及其制备方法，与实施例1不同之处在于，喷涂粉由以下重量百分比的原料制得：CBN 30%，Ni 65%，微量元素5%。其他均同实施例1。
实施例5
一种CBN-Ni热喷涂粉及其制备方法，与实施例1不同之处在于，喷涂粉由以下重量百分比的原料制得：CBN 29%，Ni 70%，微量元素1%。其他均同实施例1。
性能测试
1、将实施例1-5的喷涂粉应用在电力管道（mpp管上），其喷涂工艺采用常规的喷涂工艺，测试其涂层硬度、结合力、涂层厚度为：涂层硬度1850～1950HV，结合力≥70Mpa，涂层厚度约400μm。
由此可见，采用本发明后，管道内壁性能显著提高，延长管道的使用寿命，降低生产成本。
2、将实施例1-5的喷涂粉应用到45号钢基体上制成工件，同时以常用的Ni60B为对比试验，测试涂层的结合强度、显微硬度、气孔率及抗磨损性能，结果见表1和表2所示。
表1本发明涂层与Ni60B涂层的性能对比试验
| 组别 | 孔隙率（%） | 结合强度（MPa） | 显微硬度（HV） |
| 实施例1 | 0.715 | 76.2 | 1178 |
| 实施例2 | 0.764 | 75.8 | 1216 |
| 实施例3 | 0.853 | 74.3 | 1269 |
| 实施例4 | 0.706 | 73.0 | 1180 |
| 实施例5 | 0.698 | 70.2 | 1125 |
| 对比组 | 0.782 | 68 | 1051 |
表2本发明涂层与Ni60B涂层的抗磨损性能对比试验结果
| 组别 | 测试前（g） | 测试后（g） | 损失（mg） |
| 实施例1 | 210.2756 | 210.2746 | 1.0 |
| 实施例2 | 210.4628 | 210.4619 | 0.9 |
| 实施例3 | 210.3862 | 210.3855 | 0.7 |
| 实施例4 | 210.4372 | 210.4356 | 1.6 |
| 实施例5 | 210.3579 | 210.3543 | 3.6 |
| 对比组 | 216.7963 | 210.7837 | 12.6 |
由表1和表2可以看出，与传统涂层材料Ni60B相比，本发明的涂层材料硬度高、耐磨性能好，有效降低工件表面的孔隙率，提高表面结合强度，能明显提高工件表面涂层的显微硬度。
Claims (8)
1.一种CBN- Ni喷涂粉，其特征在于，所述喷涂粉由以下重量百分比的原料制得：CBN30%～60%，Ni 40%～70%，微量元素1%～5%，所述微量元素为Cr、Al、Mo三者的混合。
2.如权利要求1所述的CBN- Ni喷涂粉，其特征在于，所述喷涂粉由以下重量百分比的原料制得：CBN 40%～50%，Ni 47%～55%，微量元素3%～5%。
3.如权利要求1或2所述的CBN- Ni喷涂粉，其特征在于，所述Cr、Al、Mo三者的重量混合比为（4～5）：（1～2）：（1～2）。
4.如权利要求3所述的CBN- Ni喷涂粉，其特征在于，所述喷涂粉的粒径为10～45μm。
5.权利要求1或2或4所述的CBN- Ni喷涂粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a）将各原料、去离子水和有机溶剂混合得到混浆料；b）喷雾造粒；c）在氢气或氮气保护气氛中烧结；d）对烧结后的产物进行分散、气流分级即可。
6.如权利要求5所述的CBN- Ni喷涂粉的制备方法，其特征在于，步骤a）中在球磨机中进行湿混12～24h。
7.如权利要求5所述的CBN- Ni喷涂粉的制备方法，其特征在于，步骤a）中各原料与去离子水、有机溶剂三者的用量比为：1000g:1000ml:1ml。
8.如权利要求5所述的CBN- Ni喷涂粉的制备方法，其特征在于，步骤c）中烧结的温度为1300～1400℃，烧结的时间为15～20min。
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