CN108393484A - 一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料及其制备方法 - Google Patents

一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108393484A
CN108393484A CN201810115218.XA CN201810115218A CN108393484A CN 108393484 A CN108393484 A CN 108393484A CN 201810115218 A CN201810115218 A CN 201810115218A CN 108393484 A CN108393484 A CN 108393484A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
metal
composite construction
preparation
nano composite
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.)
Granted
Application number
CN201810115218.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108393484B (zh
Inventor
曾德长
邹永鸣
吴姚莎
邱兆国
邱金勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Zheng De Material Surface Science And Technology Ltd
Original Assignee
Guangdong Zheng De Material Surface Science And Technology Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Zheng De Material Surface Science And Technology Ltd filed Critical Guangdong Zheng De Material Surface Science And Technology Ltd
Priority to CN201810115218.XA priority Critical patent/CN108393484B/zh
Publication of CN108393484A publication Critical patent/CN108393484A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108393484B publication Critical patent/CN108393484B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • B22F2009/043—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by ball milling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

发明公开了一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料的制备方法，包括如下步骤：(1)将TiB2粉末和NiCrCoAlY粉末加入球磨机中，再加入过程控制剂和研磨介质，在保护气氛中湿磨2～5个小时，得到复合粉末A的料浆；(2)向复合粉末A的料浆中加入粘结剂，在保护气氛中湿磨1～2h，得到复合粉末B的料浆；(3)将复合粉末B的料浆在喷雾干燥系统中进行喷雾造粒，得到纳米颗粒复合粉末，通过筛分获得15～45um的纳米颗粒复合粉末C；(4)将纳米结构复合粉末C在真空炉于80～100℃温度保温2～5h，得到产品。通过本发明的方法制备出的粉末流动性良好，性能优异，能够满足热喷涂设备对粉末流动性的要求，解决了纳米金属陶瓷粉末难喷涂的难点，促进涂层表面性能的提高。

Description

一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料及其制备方法
技术领域
本发明专利属于纳米复合材料领域，具体的涉及一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料及其制备方法
背景技术
二硼化钛(TiB2)是一种具有特殊物理性能与化学性能的陶瓷材料，它的熔点高达2980℃，显微硬度能到达34GPa，TiB2在空气中抗氧化温度可以达到1000℃。此外，TiB2还具有良好的化学稳定性和导电导热性等，使其成为金属基陶瓷复合中最佳的增强候选材料，可望在众多工业领域替代WC和Cr3C2等耐磨材料，具有广泛的应用前景。现有的研究结果表明，M-TiB2涂层如Fe(Cr)-TiB2涂层等具有比常规粗晶Cr3C2-NiCr和TiC-NiCr涂层更优的耐磨粒磨损性能，但是TiB2的本征缺陷,如高的脆性，疲劳极限低，断裂韧性差，晶粒容易长大，在1000℃以上抗氧化性差等缺点限制了涂层应用和涂层性能的进一步提高。
作为Cr3C2和WC的一种潜在替代者，TiB2陶瓷不仅具有优异的力学性能，同时还具有良好抗高温氧化和耐腐蚀性能，使其成为制备金属基陶瓷复合涂层中的最佳增强候选材料。纳米化技术尤其是涂层纳米化可望很好地解决这一问题，它能够在很大程度上提高涂层的断裂韧性、疲劳抗性、强度和膜基结合力等，进而提高涂层的耐磨耐蚀及其它性能，成为热喷涂领域的重要发展前沿和研究热点。
目前，制备热喷涂用纳米结构喂料的方法主要有两种：一是纳米颗粒重构法，二是球磨法。前者具有粉末利用率高，流动性好等优点，但粉末造粒后需热处理，在高温处理过程粉体晶粒尺寸易长大，难以维持在纳米尺度范围内，因而一定程度上限制了该制备方法的广泛应用。后者具有工序简单且无需对粉末进行热处理，从根本上避免了粉末中纳米晶粒在加热过程中易长大的难点，但在高能球磨过程中，粉体易受到磨球的污染以及最终获得的能直接用于喷涂的纳米结构喂料比例不够理想(需过筛，粉末利用率低)。因此，需要通过选择合适的磨球和优化球磨工艺，最大程度的降低磨球对粉末的污染和提高粉末的利用效率。在制备纳米结构喂料方面，高能球磨技术有逐步取代纳米颗粒重构法的趋势。与常规涂层相比，纳米结构涂层由于本身的特殊性使得其具有更高的硬度、断裂韧性、耐磨性和耐腐蚀性等特点，在众多工业领域得到广泛的应用，而成功制备纳米结构涂层的关键之处在于如何制备具有纳米结构的喷涂喂料。纳米粉末不能直接用于热喷涂，这主要是因为：1)纳米粉末粒径太小，热喷涂过程中极易烧损；2)纳米粉末比表面积大，化学活性高，易吸附在送粉管壁，造成送粉困难甚至堵枪。因此，通常情况下都需要经过特定的方法使其形成粒度在微米级别的适合热喷涂用的纳米结构喂料。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本提供了一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料及其制备方法。本发明采用球磨和喷雾造粒相结合的工艺，提高粉末稳定复合的几率和粉末的成品率，这种制备方法简单高效，无污染，制备出的纳米复合结构粉末，性能稳定，球形度高，具有优异的流动性。
本发明采用以下技术方案：
一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将TiB2粉末和NiCrCoAlY粉末加入球磨机中，再加入过程控制剂和研磨介质，在保护气氛中湿磨2～5个小时，得到复合粉末A的料浆；
(2)向复合粉末A的料浆中加入粘结剂，在保护气氛中湿磨1～2h，得到复合粉末B的料浆；
(3)将复合粉末B的料浆在喷雾干燥系统中进行喷雾造粒，得到纳米颗粒复合粉末，通过筛分获得15～45um的纳米颗粒复合粉末C；
(4)将纳米颗粒复合粉末C在真空炉于80～100℃温度保温2～5h，得到金属陶瓷纳米复合结构喂料。
优选地，所述步骤(1)中，球磨机为青岛瑞联精密机械有限公司的s系列，1-s湿法立式搅拌磨机。
优选地，所述步骤(1)中，过程控制剂为无水乙醇，过程控制剂的用量为球磨机磨罐容积的2/3～3/4。
优选地，所述步骤(1)中，研磨介质为3mm的氧化锆球，总质量为12～16kg。
优选地，所述步骤(1)中，保护气氛为氩气。
优选地，所述步骤(1)中，湿磨的转速为200～500RPM。
优选地，所述步骤(2)中，粘结剂为聚乙烯醇，其与TiB2和NiCrCoAlY粉末总量的质量比为0.01～0.1。
优选地，所述步骤(2)中，湿磨的转速为150～200RPM。
优选地，所述步骤(3)中，喷雾干燥系统为BGL-15型闭式循环高速离心喷雾干燥机，喷雾干燥系统的参数为：进塔温度150～200℃、出塔温度30～60℃、腔内压力1～2MPa、雾化器调节120～150m3/h。
一种以上述任一项制备方法制备得到的热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料。
本发明搅拌研磨过程分成两个阶段，即两次湿磨过程，与传统制备工艺中只进行干磨的制备工艺相比，本发明采用湿磨的方法，粗的原始颗粒在球磨介质研磨和冲击作用下出现裂纹，无水乙醇作为过程控制剂可以进入粉末间的裂纹缝隙，阻挡了裂纹的闭合，从而促进裂纹扩展，加速粉末破碎细化，大大提高球磨效率；而且，在干磨的过程中容易发生结块，冷焊等问题，制粉成功率不稳定，采用湿磨方法之后，制粉成功率在不出现明显人工操作失误的情况下几乎可达到百分之百；第一次湿磨的主要目的是实现TiB2与NiCrCoAlY粉末稳定纳米复合。第二次湿磨的目的主要是实现粘结剂均匀分散在TiB2-NiCrCoAlY粉末的料浆中。
本发明的原理是，湿法立式搅拌磨机依靠搅拌器是被研磨材料运动，输入能量除了一部分机器损耗外全部用于搅动被研磨材料，能够达到快速细化材料的作用。搅拌磨机主要是由筒体、螺旋搅拌器、驱动装置和机架组成，在磨机的内部充满了研磨球和被研磨材料，电机经过减速装置驱动螺旋搅拌器旋转运动，进而带动介质球和被研磨材料。在搅拌器内部，介质球和被研磨材料随着螺旋叶片上升，到达顶端后，在筒体内壁和搅拌器边缘之间的间隙中螺旋下降。宏观上，整个磨机内部介质球和被研磨材料是做多维旋转运动和自转运动，微观上研磨球和被研磨材料之间产生速度变化梯度和受力变化，被研磨材料在介质球间冲击、摩擦和剪切的作用下达到高效破碎细化的效果。在湿法立式搅拌磨过程中，介质球在搅拌叶片内部受到搅拌器的旋转运动做自转和螺旋上升运动，当介质球到达顶端，因为离心力的作用向外运动，然后在搅拌器和筒壁之间的环形区做螺旋下抛运动。介质球在搅拌叶片内运动过程中线速度随着半径增大而增大，在搅拌器边缘达到最大，然后在环形区随着半径增大而减小。因此，介质球之间存在着速度梯度，进而对被研磨材料进行挤压、研磨等粉碎作用。从介质层顶端到磨机底部存在研磨作用，并且随着高度增加，研磨作用越好，介质层顶端以上不存在研磨作用。
本发明结合球磨和喷雾干燥制备金属陶瓷纳米复合喂料NiCrCoAlY-TiB2，通过球磨的方式，将粉末细化，并且完成复合粉末间的机械合金化，形成稳定的纳米结构粉末。纳米粉末不能直接用于喷涂，不仅会流动性极差而堵住喷枪，而且在喷涂过程易于氧化，极易燃烧，不能满足应用的要求。在不改变粉末纳米结构的情况下，将纳米粉末团聚为适合热喷涂的微米粉末，解决了金属陶瓷粉末流动性差，难以喷涂的难点。此外与相同成分的常规微米复合粉末相比，纳米复合粉末的力学性能和耐磨耐蚀性能都得到了较大幅度的提高，具有很好的综合性能和使用价值，为高性能纳米涂层的制备和应用提供了新的途径和科学依据。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用NiCrCoAlY-TiB2复合粉末作为热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料，TiB2能在1000℃以下保持良好的红硬性，提高涂层高温耐磨性能；NiCrCoAlY合金是一种高铬含量的耐高温合金，合金中的Cr和Al元素在高温条件下，能够优秀形成均匀致密的氧化物薄膜，并且这类氧化物薄膜具有保护性作用，提高涂层的抗高温氧化能力，在高温条件下能够起到有效保护基体材料的作用，此外，NiCrCoAlY合金也是一种良好的粘结剂，可以作为复合涂层中的粘结剂，Ni、Co和Al提高润湿性，从而增强基体之间的粘结可以有效提高涂层的结合强度和韧性。综上所述，NiCrCoAlY-TiB2金属陶瓷纳米复合结构喂料兼备优异的高温耐磨、抗热疲劳、抗腐蚀和抗高温氧化的性能，可以作为耐高温防腐材料的表面涂层。
(2)本发明采用立式搅拌磨球磨机球将TiB2粉末和NiCrCoAlY粉末进行稳定纳米复合，陶瓷相TiB2均匀弥散分布在粘结相NiCrCoAlY上，优化球磨工艺可使90％NiCrCoAlY-TiB2粉末颗粒尺寸集中在纳米尺寸。与传统的球磨机相比，立式搅拌磨机不仅能量利用率高、产品粒度细，而且结构简单、占地面积小。
(3)搅拌磨粉末料浆经过喷雾造粒系统，获得具有良好流动性，球形度高，致密度高的纳米复合粉末，造粒后的颗粒为纳米颗粒团聚而成的球形颗粒，该球形颗粒仍然保持TiB2纳米晶体均匀弥散分布在粘结相NiCrCoAlY上，纳米复合结构没有被破坏，通过调整工艺可以筛选出符合超音速火焰喷涂的粉末,攻克了TiB2等陶瓷粉难喷涂，在喷涂过程中易堵枪，易氧化甚至自燃的难点。
(4)粉末制备方法简单，高效，成品率高，并且对环境无污染，同时制备出的纳米金属陶瓷复合粉末NiCrCoAlY-TiB2性能优异，采用热喷涂技术可以制备出耐高温耐腐蚀性能优异的防护涂层。
附图说明
图1为实施例1中原始TiB2粉末SEM图。
图2为实施例1中原始NiCrCoAlY粉末SEM图。
图3为实施例1中制备的原始混合、球磨混合粉以及喷雾造粒的金属陶瓷纳米复合结构喂料的XRD图。
图4为实施例1中制备的金属陶瓷纳米复合结构喂料的粒度分析图。
图5为实施例1中制备的金属陶瓷纳米复合结构喂料截面的SEM形貌图。
图6为实施例1中制备的金属陶瓷纳米复合结构喂料的SEM形貌图。
图7为实施例1中制备的金属陶瓷纳米复合结构喂料的SEM形貌图。
图8为实施例2中制备的金属陶瓷纳米复合结构喂料的SEM形貌图。
图9为实施例2中制备的金属陶瓷纳米复合结构喂料的SEM形貌图。
图10为实施例2中制备的金属陶瓷纳米复合结构喂料截面的SEM形貌图。
图11为实施例3中制备的金属陶瓷纳米复合结构喂料的SEM形貌图。
图12为对比例1中制备的金属陶瓷纳米复合结构喂料截面的SEM形貌图。
图13为对比例1中制备的金属陶瓷纳米复合结构喂料的SEM形貌图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例均采用Philips X Pert Pro M(Cu Kα)X-ray衍射仪(XRD)、NOVA NANOSEM430高倍电镜(SEM)和LA-960S激光散射粒度分布分析仪等科研仪器对粉末的微观组织结构、物相组成以及粒度分布等性能进行表征和分析。
实施例1：
本实施例提供一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY，该金属陶瓷纳米复合结构喂料是由TiB2和NiCrCoAlY按照质量比为2:3的比例，结合球磨和喷雾干燥技术制备而得。
一种制备金属陶瓷纳米复合结构喂料的方法，包括以下步骤：
(1)将40wt.％TiB2粉末和60wt.％NiCrCoAlY粉末同时加入1-s型湿法立式搅拌磨机中，再加入磨罐容积2/3的无水乙醇作为过程控制剂，研磨介质为3mm的氧化锆球，总质量为12kg，在氩气保护气氛中以转速350RPM进行湿磨4个小时，得到复合粉末A的料浆；
(2)向复合粉末A的料浆中加入与TiB2和NiCrCoAlY粉末总量的质量比为0.1的聚乙烯醇粘结剂，继续以转速200RPM湿磨1h，得到含有粘结剂的复合粉末B的料浆；
(3)将复合粉末B的料浆在BGL-15型闭式循环高速离心喷雾干燥机中进行喷雾造粒，按照进塔温度为150℃、出塔温度为60℃、腔内压力1.5MPa、雾化器调节120m3/h的参数进行喷雾造粒，获得具有良好流动性的，粒径大小分布均匀的纳米颗粒复合粉末，通过筛分获得适合15～45um的纳米颗粒复合粉末C；
(4)将得到的纳米结构复合粉末C在真空炉于100℃温度保温2h之后获得最终的纳米结构复合粉末D，即热喷涂用纳米结构金属陶瓷复合粉末。
制备金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY时，分别对原始的TiB2粉和NiCrCoAlY粉采样进行扫描电子显微镜观察粉末颗粒的微观形貌，所得结果分别如图1和图2所示；对原始混合粉、球磨粉和喷雾干燥的粉末分别采用X射线衍射仪(XRD)分析金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY的相组成及其结构，结果如图3所示，图中1为TiB2，2为AlCo固溶体，3为NiCr固溶体，4为NiAl固溶体；采用激光粒度仪分析金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY的粒径分布，所得结果如图4所示；对喷雾干燥金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY采样并采用扫描电子显微镜对金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY的截面分析，所得结果如图5所示；对喷雾干燥金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY采样并采用扫描电子显微镜对金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY的表面形貌进行分析，所得结果如图6和图7所示。
制得的金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY呈球状，流动性优异，可以直接用于热喷涂。
实施例2
本实施例提供一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY，该金属陶瓷纳米复合结构喂料是由TiB2和NiCrCoAlY按照质量比为2:3的比例，结合球磨和喷雾干燥技术制备而得。
一种制备金属陶瓷纳米复合结构喂料的方法，包括以下步骤：
(1)将40wt.％TiB2粉末和60wt.％NiCrCoAlY粉末同时加入1-s型湿法立式搅拌磨机中，再加入磨罐容积2/3的无水乙醇作为过程控制剂，研磨介质为3mm的氧化锆球，总质量为12kg，在氩气保护气氛中以转速400RPM进行湿磨2个小时，得到复合粉末A的料浆；
(2)向复合粉末A的料浆中加入与TiB2和NiCrCoAlY粉末总量的质量比为0.1的聚乙烯醇粘结剂，继续以转速200RPM湿磨1h，得到含有粘结剂的复合粉末B的料浆；
(3)将复合粉末B的料浆在BGL-15型闭式循环高速离心喷雾干燥机中进行喷雾造粒，按照进塔温度为150℃、出塔温度为60℃、腔内压力1.5MPa、雾化器调节120m3/h的参数进行喷雾造粒，获得具有良好流动性的，粒径大小分布均匀的纳米颗粒复合粉末，通过筛分获得适合15～45um的纳米颗粒复合粉末C；
(4)将得到的纳米结构复合粉末C在真空炉于100℃温度保温2h之后获得最终的纳米结构复合粉末D，即热喷涂用纳米结构金属陶瓷复合粉末。
采用扫描电子显微镜观察所制备的金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY微观形貌，所得结果分别如图8和图9。
采用扫描电子显微镜观察所制备的金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY截面微观形貌，所得结果分别如图10。
制得的金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY呈球状，流动性优异，可以直接用于热喷涂。
实施例3
本实施例提供一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY，该金属陶瓷纳米复合结构喂料是由TiB2和NiCrCoAlY按照质量比为2:3的比例，结合球磨和喷雾干燥技术制备而得。
一种制备金属陶瓷纳米复合结构喂料的方法，包括以下步骤：
(1)将40wt.％TiB2粉末和60wt.％NiCrCoAlY粉末同时加入1-s型湿法立式搅拌磨机中，再加入磨罐容积2/3的无水乙醇作为过程控制剂，研磨介质为3mm的氧化锆球，总质量为12kg，在氩气保护气氛中以转速350RPM进行湿磨4个小时，得到复合粉末A的料浆；
(2)向复合粉末A的料浆中加入与TiB2和NiCrCoAlY粉末总量的质量比为0.1的聚乙烯醇粘结剂，继续以转速150RPM湿磨2h，得到含有粘结剂的复合粉末B的料浆；
(3)将复合粉末B的料浆在BGL-15型闭式循环高速离心喷雾干燥机中进行喷雾造粒，按照进塔温度为150℃、出塔温度为60℃、腔内压力1.5MPa、雾化器调节120m3/h的参数进行喷雾造粒，获得具有良好流动性的，粒径大小分布均匀的纳米颗粒复合粉末，通过筛分获得适合15～45um的纳米颗粒复合粉末C；
(4)将得到的纳米结构复合粉末C在真空炉于100℃温度保温2h之后获得最终的纳米结构复合粉末D，即热喷涂用纳米结构金属陶瓷复合粉末。
采用扫描电子显微镜观察所制备的金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY微观形貌，所得结果如图11。
制得的金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY呈球状，流动性优异，可以直接用于热喷涂。
实施例4
本实施例提供一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY，该金属陶瓷纳米复合结构喂料是由TiB2和NiCrCoAlY按照质量比为2:3的比例，结合球磨和喷雾干燥技术制备而得。
一种制备金属陶瓷纳米复合结构喂料的方法，包括以下步骤：
(1)将40wt.％TiB2粉末和60wt.％NiCrCoAlY粉末同时加入1-s型湿法立式搅拌磨机中，再加入磨罐容积3/4的无水乙醇作为过程控制剂，研磨介质为3mm的氧化锆球，总质量为16kg，在氩气保护气氛中以转速500RPM进行湿磨5个小时，得到复合粉末A的料浆；
(2)向复合粉末A的料浆中加入与TiB2和NiCrCoAlY粉末总量的质量比为0.05的聚乙烯醇粘结剂，继续以转速180RPM湿磨1.5h，得到含有粘结剂的复合粉末B的料浆；
(3)将复合粉末B的料浆在BGL-15型闭式循环高速离心喷雾干燥机中进行喷雾造粒，按照进塔温度为200℃、出塔温度为50℃、腔内压力2MPa、雾化器调节150m3/h的参数进行喷雾造粒，获得具有良好流动性的，粒径大小分布均匀的纳米颗粒复合粉末，通过筛分获得适合15～45um的纳米颗粒复合粉末C；
(4)将得到的纳米结构复合粉末C在真空炉于80℃温度保温5h之后获得最终的纳米结构复合粉末D，即热喷涂用纳米结构金属陶瓷复合粉末。
制得的金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY呈球状，流动性优异，可以直接用于热喷涂。
实施例5
本实施例提供一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY，该金属陶瓷纳米复合结构喂料是由TiB2和NiCrCoAlY按照质量比为2:3的比例，结合球磨和喷雾干燥技术制备而得。
一种制备金属陶瓷纳米复合结构喂料的方法，包括以下步骤：
(1)将40wt.％TiB2粉末和60wt.％NiCrCoAlY粉末同时加入1-s型湿法立式搅拌磨机中，再加入磨罐容积2/3的无水乙醇作为过程控制剂，研磨介质为3mm的氧化锆球，总质量为14kg，在氩气保护气氛中以转速200RPM进行湿磨4个小时，得到复合粉末A的料浆；
(2)向复合粉末A的料浆中加入与TiB2和NiCrCoAlY粉末总量的质量比为0.01的聚乙烯醇粘结剂，继续以转速150RPM湿磨2h，得到含有粘结剂的复合粉末B的料浆；
(3)将复合粉末B的料浆在BGL-15型闭式循环高速离心喷雾干燥机中进行喷雾造粒，按照进塔温度为180℃、出塔温度为30℃、腔内压力1MPa、雾化器调节130m3/h的参数进行喷雾造粒，获得具有良好流动性的，粒径大小分布均匀的纳米颗粒复合粉末，通过筛分获得适合15～45um的纳米颗粒复合粉末C；
(4)将得到的纳米结构复合粉末C在真空炉于90℃温度保温3h之后获得最终的纳米结构复合粉末D，即热喷涂用纳米结构金属陶瓷复合粉末。
制得的金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY呈球状，流动性优异，可以直接用于热喷涂。
对比例1
不添加粘结剂制备金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY。
一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY，该金属陶瓷纳米复合结构喂料是由TiB2和NiCrCoAlY按照质量比为2:3的比例，结合球磨和喷雾干燥技术制备而得。
一种制备对比例1的方法，包括以下步骤：
(1)将40wt.％TiB2粉末和60wt.％NiCrCoAlY粉末同时加入1-s型湿法立式搅拌磨机中，再加入无水乙醇作为过程控制剂，在氩气保护气氛中以转速350RPM进行湿磨4个小时，得到复合粉末A的料浆；
(2)将复合粉末A的料浆在喷雾干燥系统中按照进塔温度为150℃出塔温度为60℃腔内压力1.5MPa雾化器调节120m3/h的参数进行喷雾造粒，获得具有良好流动性的，粒径大小分布均匀的纳米颗粒复合粉末，通过筛分获得适合15～45um的纳米颗粒复合粉末B；
(3)将得到的纳米结构复合粉末B在真空炉于100℃温度保温2h之后获得最终的纳米结构复合粉末C，即热喷涂用纳米结构金属陶瓷复合粉末。
采用扫描电子显微镜对所制备的金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY进行截面形貌分析，所得结果如图12所示。
采用扫描电子显微镜对所制备的金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY进行形貌分析，所得结果如图13所示。
该对比例1由于未添加粘结剂，制备的金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY球形度差，粒径分布范围广，粉末流动性差，粉末表面不致密，在热喷涂过程中，容易分散，导致堵枪，满足热喷涂对结构喂料流动性的要求。而实施例1～3采用在湿磨过程中加入粘结剂，能够提高细小粉末之间的结合力，所制得的金属陶瓷纳米复合结构喂料TiB2-NiCrCoAlY流动性良好，粉末表面比较光滑，粉末致密，满足热喷涂对结构喂料流动性的要求。
上述实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将TiB2粉末和NiCrCoAlY粉末加入球磨机中，再加入过程控制剂和研磨介质，在保护气氛中湿磨2～5个小时，得到复合粉末A的料浆；
(2)向复合粉末A的料浆中加入粘结剂，在保护气氛中湿磨1～2h，得到复合粉末B的料浆；
(3)将复合粉末B的料浆在喷雾干燥系统中进行喷雾造粒，得到纳米颗粒复合粉末，通过筛分获得15～45um的纳米颗粒复合粉末C；
(4)将纳米颗粒复合粉末C在真空炉于80～100℃温度保温2～5h，得到金属陶瓷纳米复合结构喂料。
2.根据权利要求1所述的一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，球磨机为青岛瑞联精密机械有限公司的s系列，1-s湿法立式搅拌磨机。
3.根据权利要求1所述的一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，过程控制剂为无水乙醇，过程控制剂的用量为球磨机磨罐容积的2/3～3/4。
4.根据权利要求1所述的一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，研磨介质为3mm的氧化锆球，总质量为12～16kg。
5.根据权利要求1所述的一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，保护气氛为氩气。
6.根据权利要求1所述的一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，湿磨的转速为200～500RPM。
7.根据权利要求1所述的一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，粘结剂为聚乙烯醇，其与TiB2和NiCrCoAlY粉末总量的质量比为0.01～0.1。
8.根据权利要求1所述的一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，湿磨的转速为150～200RPM。
9.根据权利要求1所述的一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，喷雾干燥系统为BGL-15型闭式循环高速离心喷雾干燥机，喷雾干燥系统的参数为：进塔温度150～200℃、出塔温度30～60℃、腔内压力1～2MPa、雾化器调节120～150m3/h。
10.一种权利要求1～9任一项所述的制备方法得到的热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料。
CN201810115218.XA 2018-02-06 2018-02-06 一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料及其制备方法 Active CN108393484B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810115218.XA CN108393484B (zh) 2018-02-06 2018-02-06 一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810115218.XA CN108393484B (zh) 2018-02-06 2018-02-06 一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108393484A true CN108393484A (zh) 2018-08-14
CN108393484B CN108393484B (zh) 2020-08-18

Family

ID=63095473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810115218.XA Active CN108393484B (zh) 2018-02-06 2018-02-06 一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108393484B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109572195A (zh) * 2018-12-26 2019-04-05 广东省新材料研究所 一种涂层网纹辊及其制备方法
CN110172605A (zh) * 2019-06-03 2019-08-27 河南四方达超硬材料股份有限公司 一种金属基陶瓷复合材料粉体的制备方法
CN111097903A (zh) * 2020-02-25 2020-05-05 邵阳学院 一种用于制备热喷涂涂层的核壳结构粉体及其制备方法
CN111575573A (zh) * 2020-06-16 2020-08-25 中山火炬职业技术学院 高球形度Cr基合金-TiB2微纳米粉体及其制备方法
CN115365491A (zh) * 2022-08-29 2022-11-22 浙江旗创新材料科技有限公司 一种粉末高效预混工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1927511A (zh) * 2006-09-22 2007-03-14 北京工业大学 热喷涂用TiB2纳微米结构喂料的制备方法
CN102581292A (zh) * 2012-03-13 2012-07-18 北京工业大学 一种用于热喷涂活塞环涂层的含TiB2金属陶瓷复合粉末的制备方法
CN103011828A (zh) * 2012-12-27 2013-04-03 北京工业大学 一种含硼化物陶瓷的团聚型复合热喷涂粉末的制备方法
CN105970140A (zh) * 2016-06-22 2016-09-28 广东正德材料表面科技有限公司 一种纳米复合结构喂料及其制备方法
CN107243640A (zh) * 2017-05-24 2017-10-13 华南理工大学 一种用作热喷涂结构喂料的高性能金属陶瓷复合粉体及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1927511A (zh) * 2006-09-22 2007-03-14 北京工业大学 热喷涂用TiB2纳微米结构喂料的制备方法
CN102581292A (zh) * 2012-03-13 2012-07-18 北京工业大学 一种用于热喷涂活塞环涂层的含TiB2金属陶瓷复合粉末的制备方法
CN103011828A (zh) * 2012-12-27 2013-04-03 北京工业大学 一种含硼化物陶瓷的团聚型复合热喷涂粉末的制备方法
CN105970140A (zh) * 2016-06-22 2016-09-28 广东正德材料表面科技有限公司 一种纳米复合结构喂料及其制备方法
CN107243640A (zh) * 2017-05-24 2017-10-13 华南理工大学 一种用作热喷涂结构喂料的高性能金属陶瓷复合粉体及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
侯铺云等: "Al2O3弥散强化Ni-Cr合金粉的微束等离子喷涂", 《金属热处理》 *
汪异、王德志著: "《钼基合金高温抗氧化涂层的制备与性能》", 31 January 2016 *
王记中等: "热喷涂用纳米NiCrCoAlY-TiB2结构喂料的制备及其性能研究", 《材料研究学报》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109572195A (zh) * 2018-12-26 2019-04-05 广东省新材料研究所 一种涂层网纹辊及其制备方法
CN110172605A (zh) * 2019-06-03 2019-08-27 河南四方达超硬材料股份有限公司 一种金属基陶瓷复合材料粉体的制备方法
CN111097903A (zh) * 2020-02-25 2020-05-05 邵阳学院 一种用于制备热喷涂涂层的核壳结构粉体及其制备方法
CN111575573A (zh) * 2020-06-16 2020-08-25 中山火炬职业技术学院 高球形度Cr基合金-TiB2微纳米粉体及其制备方法
CN115365491A (zh) * 2022-08-29 2022-11-22 浙江旗创新材料科技有限公司 一种粉末高效预混工艺
CN115365491B (zh) * 2022-08-29 2024-05-17 浙江旗创新材料科技有限公司 一种粉末高效预混工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN108393484B (zh) 2020-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108393484A (zh) 一种热喷涂用金属陶瓷纳米复合结构喂料及其制备方法
CN107243640B (zh) 一种用作热喷涂结构喂料的高性能金属陶瓷复合粉体及其制备方法
CN106363185B (zh) 纳米相/金属复合粉末及其块体材料的粉末冶金制备方法
CN105970140B (zh) 一种纳米复合结构喂料及其制备方法
CN101884892B (zh) 一种超细及纳米WC-Co复合粉的团聚造粒方法
CN108356274A (zh) 一种热喷涂用TiB2-Ni基金属陶瓷复合结构喂料及其制备方法
CN103484814B (zh) 硼化钛基无机复合材料涂层的制备方法
CN108103431B (zh) 一种等离子物理气相沉积用热障涂层粉末及其制备方法
Loghman-Estarki et al. Spray drying of nanometric SYSZ powders to obtain plasma sprayable nanostructured granules
CN105603352B (zh) Al2O3/YAG非晶/共晶复合陶瓷涂层及其制备方法
Li et al. Effect of TiC content on Ni/TiC composites by direct laser fabrication
CN105036146A (zh) 一种球形纳米硅酸锆粉体的制备方法
CN100506438C (zh) 一种制取喷涂钼粉的方法
CN101176920A (zh) 活泼金属钛和碳化硼复合球形热喷涂粉末的制备方法
CN114436263B (zh) 一种超粗均匀碳化钨粉的制备方法
CN103484811A (zh) 金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法
CN104446396A (zh) 一种微纳米复合氧化铝-氮化钛-氧化锆-镍-钼陶瓷材料的制备方法
CN106636834A (zh) 抑制硬质合金晶粒长大的方法及超细晶硬质合金制备工艺
Wang et al. A novel mass production method for Li2TiO3 tritium breeder ceramic pebbles using polyvinyl alcohol (PVA) and polyvinyl pyrrolidone (PVP) assisted granulation method
CN116372161A (zh) 一种颗粒增强复合强化难熔高熵合金球形粉末及其制备方法
CN111410201A (zh) 一种适合等离子喷涂的纳米结构硅酸镱喂料的制备方法
Zhu et al. Effect of Co on morphology and preparation of in situ synthesis of WC-Co composite powders
CN1587062A (zh) 纳米结构的钇稳定氧化锆团聚型粉末及其生产方法
CN106631009A (zh) 一种用于硼化锆基复合材料的复合粉及其制备方法
CN107116227B (zh) 一种超细WC-Ni复合粉末的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP02 Change in the address of a patent holder

Address after: 528400 two of the 1 workshop of No. 36 West tech Road, Torch Development Zone, Zhongshan, Guangdong.

Patentee after: GENT MATERIALS SURFACE TECHNOLOGY (GUANGDONG) Co.,Ltd.

Address before: 528400, first, second building, Twentieth building, No. 18, Pioneer Road, Torch Development Zone, Guangdong, Zhongshan

Patentee before: GENT MATERIALS SURFACE TECHNOLOGY (GUANGDONG) Co.,Ltd.

CP02 Change in the address of a patent holder