CN110004350B

CN110004350B - 一种非晶不锈钢喷涂粉末

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Publication number: CN110004350B
Application number: CN201910297685.3A
Authority: CN
Inventors: 吴长龙; 贺楠
Original assignee: Yantai Aotai New Material Co ltd
Current assignee: Yantai Aotai New Material Co ltd
Priority date: 2019-04-15
Filing date: 2019-04-15
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2039-04-15
Also published as: CN110004350A

Abstract

发明提供了一种非晶不锈钢喷涂粉末，由以下重量百分比含量的成份组成：Si：0.1%‑11.9%，P：0.1%‑11.9%，Cr：15%‑40%，Ni：0.03%‑25%，Mn：0.1%‑22%，B：0.03%‑8%，C：0.03%‑0.33%，N:0.01%‑0.3%，Er：0.01%‑1%，Zr：2%‑5%。硅、磷、硼元素有利于非晶相的形成，并能保证涂层硬度和提升耐磨性能。氮元素有利于提高抗腐蚀性能。锰、镍元素有利于提高涂层机械性能。锆、铒元素可改善涂层中少量晶体的机械性能。本发明具有更好的非晶形成能力和较低的生产成本，提升了涂层的耐腐蚀性能和耐磨性能，应用前景广阔。

Description

一种非晶不锈钢喷涂粉末

技术领域

本发明属于热喷涂技术领域，具体涉及一种非晶不锈钢喷涂粉末。

背景技术

热喷涂技术作为一种表面强化技术，是通过将耐磨、耐蚀材料加热到半熔融至熔融状态并以较高的速度喷射沉积于易损金属零部件表面，可以优化零件性能，还可以修复失效的零部件提高材料的使用寿命。

热喷涂技术制备的非晶合金涂层能够显著延长工件在恶劣环境下的服役寿命。与传统喷涂材料相比，Fe基非晶合金涂层由于其优异的性能和低廉的成本受到了广泛关注。

同时，非晶合金粉末无固定熔点，在过程中可以更好地融化润湿填充到连接处的间隙中，所以在制备性能优异的Fe基非晶合金涂层中，如何选择粉末成分组成从而提升涂层的非晶形成能力和降低成本，改善耐腐蚀性能和耐磨性能是当前主要的研究方向。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种非晶不锈钢喷涂粉末。采用高铬成分组成同时添加镍、硅、磷、锰、硼元素以及添加少量的氮元素、锆元素和铒元素。

加入15%-40%的Cr元素和0.03%-25%的Ni元素可以确保钝化膜的形成，提高耐腐蚀性能，其中Ni素还能提高涂层的机械性能。加入0.01%-0.3%的N元素，有利于提高抗腐蚀性能的提升。加入0.1%-11.9%的Si元素，降低熔点，有利于非晶相的形成。同时作为脱氧剂，显著降低雾化粉末的含氧量，提升材料力学性能、耐腐蚀性能。0.1%-11.9%的P元素的加入，有利于降低熔点，促进形成非晶，强化耐腐蚀性能。加入0.03%-8%的B元素，也有利于降低熔点，同时促进非晶形成能力，改善涂层的耐磨性能。加入0.1%-22%的Mn元素，提高了涂层的机械性能。

加入0.01-1%的Er元素和2%-5%的Zr元素，通过细化涂层中少量的晶体，从而提高了非晶不锈钢喷涂粉末的机械性能。产品在进行喷涂时，雾化熔滴的冷却速度很快，也有利于非晶相的形成，进而提高了涂层的耐腐蚀性能。

经过理论研究和实验测定，最终确定本发明成分按重量百分比记为：Si：0.1%-11.9%，P：0.1%-11.9%，Cr ：15%-40%，Ni：0.03%-25%，Mn：0.1%-22%，B：0.03%-8%，C：0.03%-0.33%，N:0.01%-0.3%，Er：0.01%-1%，Zr：2%-5%。余量为Fe。

与现有的技术相比，本发明具有以下优点：非晶不锈钢喷涂粉末采用高铬的成分组成，有较好的耐腐蚀性能。添加高含量的硅、磷、硼元素和少量碳元素，有利于非晶相的形成，保证了涂层硬度和提升了耐磨性能；氮元素的加入，提升了抗腐蚀性能；加入了0.01-1%Er元素和2%-5%Zr元素，通过细化涂层中少量的晶体，从而提高了非晶不锈钢喷涂粉末的机械性能。是一种非晶形成能力好，产品成本较低，具有强耐腐蚀性能和耐磨性能的非晶不锈钢喷涂粉末。

附图说明

图1是本发明实施例1在金相显微镜下观察到的组织结构图。

图2是本发明实施例2在金相显微镜下观察到的组织结构图。

图3是本发明实施例3在金相显微镜下观察到的组织结构图。

图4是316L在金相显微镜下观察到的组织结构图。

图5是镀硬铬在金相显微镜下观察到的组织结构图。

图6是五组试验工件在ASTM G65-04磨耗试验下磨损质量的对比图。

具体实施方式

本发明非晶不锈钢喷涂粉末采用真空熔炼气雾化制粉工艺制成，具体制备流程为：粉末材料成分设计→冶炼→雾化→筛分→检验→包装。

下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1。

按质量百分比计，配料成份（烧损后）为：Si：0.1%，P：11.9%，Cr：15%，Ni：25%，Mn：0.1%，B：0.03%，C：0.33%，N：0.01%，Zr：2%，Er：0.01%，余量为Fe，经气雾化制粉得到所需不锈钢喷涂粉末。

实施例2。

按质量百分比计，配料成份（烧损后）为：Si：11.9%，P：0.1%，Cr：40%，Ni：0.03%，Mn：22%，B：8%，C：0.03%，N：0.3%，Zr：5%，Er：1%，余量为Fe，经气雾化制粉得到所需不锈钢喷涂粉末。

实施例3。

按质量百分比计，配料成份（烧损后）为：Si：3%，P：0.5%，Cr：35%，Ni：15%，Mn：0.5%，B：3%，C：0.03%，N：0.18%，Ta：2%，Er：0.05%余量为Fe，经气雾化制粉得到所需不锈钢喷涂粉末。

采用五组厚度为1mm，尺寸为50mm×50mm的试验工件，用喷砂工艺对试验工件表面进行喷砂处理，去除油污锈渍等污物的一组相同规格的实验工件。分别选用粒径为5-25μm的普通316L不锈钢喷涂粉末与实施例1-3不锈钢喷涂粉末用于喷涂，剩余一组为镀0.1mm厚度的铬镀层。

前四组采用在试验工件表面采用HVAF工艺进行喷涂，喷涂时空气压力固定在0.6MPa，丙烷0.5MPa，送粉率为60g/min，火焰喷涂温度为2100℃左右，喷涂距离为30cm，单次喷涂的涂层度小于8μm。经不停的喷涂直至涂层厚度为0.25mm。将得到的涂层制成试样放在金相显微镜下观察，可以观察到图1涂层、图2涂层、图3涂层均形成了明显的非晶组织，图4涂层和图5镀硬铬呈明显晶体组织。

并测量其显微硬度如下表1：

项目	实施例1	实施例2	实施例3	316L	镀硬铬
						涂层的硬度(HV)	801	827	857	185	813

表1试验工件喷涂后硬度测试。

然后对上述:四组试验工件及镀0.1mm厚度的铬镀层的一组相同规格的实验工件边缘进行ABS树脂密封后，进行中性盐雾试验(NSS)，试验盐水浓度为5%，温度为35℃，时间为360h。

最终得到试验工件腐蚀结果和盐雾实验评级如表2：

表2试验工件经480h盐雾试验后观察结果。

另采用五组厚度为4mm,尺寸为25mm×100mm的试验工件，采用相同的工艺，分别选用粒径为5-25μm普通316L不锈钢喷涂粉末、镀硬铬与实施例1-3不锈钢喷涂粉末进行喷涂，根据ASTM G65-04对四组试验工件及镀0.1mm厚度的镀硬铬层的一组相同规格实验工件同时进行磨耗实验，橡胶轮转速为200rpm，橡胶轮直径为176mm，磨耗时间120s，所得结果如图六示。

根据上述中性盐雾试验及ASTM G65-04磨耗实验可知，本发明的非晶不锈钢喷涂粉末相较于普通316L不锈钢喷涂涂层、镀硬铬，耐腐蚀性耐磨性更好。非晶不锈钢喷涂粉末采用高铬的成分组成，有较好的耐腐蚀性能。添加高含量的硅、磷、锰、硼元素以及碳元素，有利于非晶相的形成，保证了涂层硬度和提升了耐磨性能；氮元素的加入，提升了抗腐蚀性能；还加入了0.01-1%Er元素和2%-5%Zr元素，通过细化涂层中少量的晶体，从而提高了非晶不锈钢喷涂粉末的机械性能。从而得到了一种非晶形成能力好，产品成本较低，具有强耐腐蚀性能和耐磨性能的非晶不锈钢喷涂粉末。

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不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换、改变、材料替换、改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种非晶不锈钢喷涂粉末，由以下重量百分比含量的成份组成：Si：0.1％-11.9％，P：0.1％-11.9％，Cr：15％-40％，Ni：0.03％-25％，Mn：0.1％-22％，B：0.03％-8％，C：0.03％-0.33％，N:0.01％-0.3％，Er：0.01％-1％，Zr：2％-5％，余量为Fe。