FI96286C - Menetelmä nikkeli-boori-piilejeeringin pulvereiden ja molybdeenimetallipulverin seoksen valmistamiseksi - Google Patents
Menetelmä nikkeli-boori-piilejeeringin pulvereiden ja molybdeenimetallipulverin seoksen valmistamiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI96286C FI96286C FI912481A FI912481A FI96286C FI 96286 C FI96286 C FI 96286C FI 912481 A FI912481 A FI 912481A FI 912481 A FI912481 A FI 912481A FI 96286 C FI96286 C FI 96286C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- mixture
- powder
- nickel
- boron
- sintered
- Prior art date
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims description 67
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 51
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 21
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 9
- DUQYSTURAMVZKS-UHFFFAOYSA-N [Si].[B].[Ni] Chemical compound [Si].[B].[Ni] DUQYSTURAMVZKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 16
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 8
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 claims description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 4
- MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N molybdate Chemical compound [O-][Mo]([O-])(=O)=O MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-YPZZEJLDSA-N carbon-10 atom Chemical compound [10C] OKTJSMMVPCPJKN-YPZZEJLDSA-N 0.000 claims 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003217 Ni3Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910015629 MoNiSi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- XUFUCDNVOXXQQC-UHFFFAOYSA-L azane;hydroxy-(hydroxy(dioxo)molybdenio)oxy-dioxomolybdenum Chemical compound N.N.O[Mo](=O)(=O)O[Mo](O)(=O)=O XUFUCDNVOXXQQC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 235000015895 biscuits Nutrition 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000010285 flame spraying Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- -1 molybdate compound Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C23C4/067—Metallic material containing free particles of non-metal elements, e.g. carbon, silicon, boron, phosphorus or arsenic
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)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
96286
Menetelmä nikkeli-boori-piilejeeringln pulvereiden ja mo-lybdeenimetailipuiverin seoksen valmistamiseksi Tämä keksintö koskee menetelmää nikkeli-boori-pii-5 lejeeringin pulvereiden ja molybdeenimetallipulverien perusteellisen seoksen valmistamiseksi, johon menetelmään liittyy jauhaminen ja agglomerointi, mitä seuraa tyypillisimmin sintraus ja plasmaprosessointi. Kun saatua pulveria käytetään lämpöruiskutuspinnoitesovellutuksiin, se tuottaa 10 pinnoitteita, jotka ovat paljon tasaisempia ja joilla on pienemmät kulumisnopeudet ja kitkakertoimet kuin pinnoitteilla, jotka on tehty aikaisemmilla menetelmillä valmistetuista seoksista.
Molybdeenin ja nikkelin itsesulavien lejeerinkien 15 seostettuja pulvereita käytetään yleisesti lämpö- tai plasmaruiskutettujen pinnoitteiden valmistukseen eri sovellutuksiin, kuten polttomoottoreiden männän renkaisiin. Tyypillisesti nämä seokset koostuvat spray-kuivatuista lejeeringeistä. Kun näitä plasmaruiskutetaan pinnoitteiden 20 valmistamiseksi, pinnoitteen mikrorakenteessa esiintyy suuria molybdeenin ja nikkelilejeeringin saarekkeita. Näiden saarekkeiden kokoa säädetään yksittäisen komponentin, nimittäin Mo:n ja Ni-lejeeringin lähtökoon avulla. Tällä makrokasautumisella on etunsa ja haittansa. Esimerkiksi 25 suuret reagoimattoman Mo:n saarekkeet ovat toivottavia, koska ne aikaansaavat pienen kitkakertoimen (johtuen oksi-dikalvon muodostumisesta), mikä on edullista männänrengas-sovellutuksissa. Suuret Ni-lejeeringillä rikastuneet alueet aikaansaavat kulutuskestoa. Kuitenkin vaikka tällai-30 sista pulvereista valmistetuissa pinnoitteissa kulutuskes-to on hyvä, kun kulumisprosessi kerran lähtee käyntiin eteneminen tapahtuu melko nopeasti, koska irtoamisalueet ovat suuria.
US-patenttijulkaisussa 4 773 928 kuvataan menetel-35 mää nikkelin, koboltin, kromin, alumiinin ja yttriumin 96286 2 plasmaruiskutuslejeerinkien valmistamiseksi. Siinä ei kuitenkaan käytetä ammoniakaalista molybdaattisideainetta.
Tämän vuoksi olisi toivottavaa pienentää makroka-sautumisvaikutuksia lämpöruiskutuspinnoitteiden kokonais-5 kulumisominaisuuksien parantamiseksi.
Keksinnölle on tunnusomaista, että a) jauhetaan mainitun nikkeli-boori-piilejeeringin ja molybdeenipulverin lähtöseosta jauhetun seoksen valmistamiseksi, jossa keskimääräinen hiukkaskoko on halkaisi- 10 jaltaan alle 10 mikrometriä; b) muodostetaan vesiliete saadusta jauhetusta seoksesta ja ammoniakaalisesta molybdaattisideaineesta; c) agglomeroidaan mainittu jauhettu seos ja mainittu sideaine mainitun perusteellisen seoksen valmistamisek- 15 si.
Keksinnölle on myös tunnusomaista, että se voi käyttää lisävaiheen, jossa sintrataan mainittua perusteellista seosta ja sideainetta pelkistävässä atmosfäärissä n. 800 - 950 °C:n lämpötilassa riittävä aika sintratun, osit-20 tain lejeeratun seoksen muodostamiseksi, jonka irtopaino- tiheys on yli n. 1,2 g/cm3.
Saatu sintrattu seos on edullista saattaa inertin kantokaasun vietäväksi, johtaa plasmaliekkiin, jossa plas-makaasu voi olla argonia tai argonin ja vedyn seosta, jol-25 loin ylläpidetään plasmaliekkiä riittävä aika olennaisesti kaikkien sintratun seoksen pulverihiukkasten sulattamisek-si pallomaisten hiukkasten muodostamiseksi sulatetusta osasta ja sintratun seoksen lejeeraamiseksi edelleen, minkä jälkeen jäähdytetään edelleen lejeerattu seos.
30 Kuvio la on optinen mikroskooppikuva 200-kertaisel- la suurennuksella, joka esittää pinnoitetta, joka on valmistettu pulvereista, jotka on tehty aikaisemmilla sekoitusmenetelmillä.
Kuvio Ib on optinen mikroskooppikuva 200-kertaisel-35 la suurennuksella, joka esittää pinnoitetta, joka on valmistettu tämän keksinnön pulvereista.
96286 3
Kuviot 2a, 2b ja 2c ovat pyyhkäisyelektronimikro-skooppikuvia, jotka esittävät kulumiskoetuloksia pinnoitteista, jotka on valmistettu aikaisemmin sekoitetuista pulvereista.
5 Kuviot 3a, 3b ja 3c ovat pyyhkäisyelektronimikro- skooppikuvia, jotka esittävät kulumiskoetuloksia pinnoitteista, jotka on valmistettu tämän keksinnön pulvereista.
Kuvio 4 esittää kulumisen profilometriatuloksia pinnoitteilla, jotka on valmistettu aikaisemmin sekoite-10 tuista pulvereista ja tämän keksinnön pulvereista.
Kuvio 5 on graafinen esitys kitkakertoimesta liu-kumisetäisyyden funktiona metreissä plasmaruiskutetuilla pinnoitteilla käyttäen tämän keksinnön pulveria ja pulvereita, jotka on valmistettu aikaisemmilla tavanomaisilla 15 sekoitustekniikoilla.
Paremman käsityksen saamiseksi tästä keksinnöstä sekä sen muista lisätavoitteista, eduista ja mahdollisuuksista viitataan seuraavaan selostukseen ja liitteenä oleviin patenttivaatimuksiin edellä esitettyjen kuvioiden ja 20 keksinnön eräiden kohtien kuvauksen yhteydessä.
Tämä keksintö kohdistuu molybdeenimetallin ja nik-kelilejeeringin pulvereihin, jotka kun niitä käytetään lämpöruiskutussovellutuksissa, johtavat pinnoitteisiin, joilla on tasainen mikrorakenne, joka on olennaisesti va-25 paa makrokasautumista. Tämä johtaa pinnoitteiden korkeaan kulutuskestoon.
Tämän keksinnön lähtöaineet ovat molybdeenimetal-lipulveri ja nikkelilejeerinkipulveri. Molybdeenimetalli-pulveri on tyypillisesti niukkahappinen, ts. siinä on tyy-30 pillisesti alle n. 5 000 ppm painosta happea. Erästä edullista molybdeenimetallipulverin lähdettä toimittaa GTE Corporation kauppanimellä Type 150. Nikkelilejeerinkipulveri on Ni-B-Si-lejeerinki. Tämän lejeeringin tyypillinen koostumus on painoprosenteissa edullisesti n. 1 - 20 % 35 kromia, n. 2 - 5 % booria, n. 2 - 5 % piitä, n. 0,1 - 2 % hiiltä ja loput nikkeliä.
96286 4 Lähtöseos muodostetaan lejeeringin ja molybdeeni-metallin pulverista. Tämä seos koostuu tyypillisesti n. 10 - 50 painoprosentista lejeerinkiä, loppuosan ollessa molybdeenipulveria ja edullisesti n. 20-40 painoprosen-5 tista lejeerinkiä, loppuosan ollessa molybdeenipulveria.
Mo ja nikkelilejeerinki kuivasekoitetaan normaalisti ensin lähtöseoksen muodostamiseksi.
Tämän jälkeen Mo:n ja Ni-lejeeringin lähtöseos jauhetaan. Jauhatus suoritetaan alalla tunnetulla tekniikalla 10 ja se voi olla kuiva- tai märkäjauhatus. Edullinen menetelmä on kuitenkin kiertojauhatus, jossa käytetään tyypillisesti vettä jauhatusnesteenä. Jauhatusta suoritetaan riittävä aika pulverin keskihiukkaskoon saamiseksi halkaisijaltaan alle n. 10 mikrometrin.
15 Jauhatusoperaation jälkeen jauhettuun materiaaliin sekoitetaan materiaalia, jonka on määrä toimia seuraavassa agglomerointivaiheessa sideaineena. Sideaine on ammonia-kaalinen molybdaattisideaine. Tavallisesti sideaine valitaan riippuen lopullisen tuotepulverin halutusta happipi-20 toisuudesta. Happi vaikuttaa tiettyihin pinnoitteen ominaisuuksiin, kuten kovuuteen. Korkeammat happipitoisuudet nostavat pinnoitteen kovuutta. Jos halutaan esimerkiksi yli noin 1 painoprosentin happipitoisuutta, käytetään am-moniakaalista molybdaattiyhdistettä, joka on tyypillisesti 25 ammoniumparamolybdaattia tai ammoniumdimolybdaattia, mutta on edullisesti ammoniumparamolybdaattia (APM). Tämän vuoksi pinnoitteisiin voidaan saada joitakin haluttuja ominaisuuksia säätämällä happipitoisuutta sopivalla sideaineella. Sideaine sekoitetaan jauhettuun materiaaliin muodosta-30 maila vesiliete jauhetusta materiaalista ja sideaineesta. Jos materiaali on märkäjauhettu, jauhatusnesteet voivat toimia lietteen väliaineena. Lietteen vesipitoisuus on riittävä niin, että se voidaan helposti agglomeroida seuraavassa prosessoinnissa. Tavallisesti liete valmistetaan 35 noin 45 - 70 painoprosentin kiintoainepitoisuuteen.
96286 5
Jauhettu seos ja sideaine agglomeroidaan sitten perusteellisen seoksen muodostamiseksi. Agglomerointi suoritetaan edullisesti spray-kuivaamalla tunnetuin menetelmin.
5 Saatua nikkelilejeeringin ja molybdeenimetallin pulverin perusteellista seosta voidaan käyttää lämpöruis-kutussovellutuksissa, kuten plasmaruiskutuksessa ja suuri-nopeuksisessa liekkiruiskutuksessa pinnoitteiden valmistamiseksi, joilla on hyvät kulumisominaisuudet ja pienet 10 kitkakertoimet.
Saatu agglomeroitu seos voidaan seuloa tyypillisesti 60 meshin seulojen läpi väärän kokoisen materiaalin poistamiseksi tarvittaessa.
Agglomeroitu materiaali voidaan haluttaessa sintra-15 ta osittain lejeeratun seoksen muodostamiseksi. Sintrausta suoritetaan pelkistävässä atmosfäärissä, edullisesti vedyssä n. 850 - 950 °C:n ja edullisesti n. 900 - 940 °C:n lämpötilassa tyypillisesti n. 1 - 2 tunnin ajanjakso. Sintraus johtaa pulverin irtopainotiheyden kasvuun. Sint-20 ratun pulverin irtopainotiheys on normaalisti yli n.
1,2 g/cm3 ja kaikkein edullisimmin n. 1,5 - 2,0 g/cm3.
Saatu sintrattu pulveriseos voidaan haluttaessa plasmaprosessoida seuraavasti sintratun seoksen edelleen tiivistämiseksi ja lejeeraamiseksi. Sintrattu pulveri saa-25 tetaan kulkeutumaan inertin kantokaasuun mukana. Kantokaa-su on edullisesti argonin ja heliumin seosta. Sintrattu pulveri ja kantokaasu johdetaan plasmallekin läpi. Plasma on inerttiä kaasua, joka on edullisesti argonia tai argonin ja heliumin seosta. Kantokaasun ja plasmakaasun on 30 oltava inerttejä pulverin mahdollisten reaktioiden välttämiseksi. Pulveria pidetään plasmaliekissä riittävä aika pulverin sulamispistettä korkeammassa lämpötilassa olennaisesti kaikkien pulverihiukkasten sulattamiseksi ja pallomaisten hiukkasten muodostamiseksi sulaneesta osasta.
35 Plasmareaktoreiden periaatteiden ja toiminnan yk sityiskohdat ovat hyvin tunnettuja. Plasmassa on korkean 6 96286 lämpötilan vyöhyke, mutta poikkileikkauksessa lämpötila voi vaihdella tyypillisesti välillä n. 5 500 - 17 000 °C. Tyypilliseen plasmaan sisältyy kartiomainen toriumkäsitel-ty wolframikatodi, vesijäähdytteinen rengasmainen kupari-5 anodi, joka toimii myös suuttimena, kaasunruiskutussystee-mi ja pulverinruiskutussysteemi. Käytetyt kaasut valitaan inerttisyyden ja/tai energiasisällön perusteella. Näihin kaasuihin kuuluvat, niihin kuitenkaan rajoittumatta argon, vety, helium ja typpi. Plasmatykin käyttötehotasot ovat 10 yleensä 15 - 80 kW:n alueella. Pulverin ruiskutusaukon sijainti vaihtelee suuttimen mallin ja/tai pulverimateriaa-lin mukaan. Se on joko suuttimessa (anodi), kurkussa (sisäinen syöttö) tai alavirtaan suutinaukosta (kutsutaan myös ulkoiseksi syötöksi). Plasmasuihku ei ole tasainen 15 lämmönlähde. Siinä esiintyy jyrkkiä lämpötilan (entalpia) ja nopeuden gradientteja, jotka määräävät ruiskutettujen pulverihiukkasten (agglomeraatit) saavuttaman nopeuden ja lämpötilan. Lisäksi hiukkasen koko, muoto ja lämpöfysikaaliset ominaisuudet vaikuttavat hiukkasen liikeratoihin (ja 20 näin ollen lämpötilaan ja nopeuteen). Hiukkasen lämpötilaa säädetään valitsemalla sopivasti plasman toimintaolosuhteet (plasmakaasun koostumus ja virtausnopeus ja plasma-tykin teho) ja ruiskutusparametrit (ruiskutusaukon sijainti ja kantokaasun virtausnopeus). Tämän keksinnön mukai-25 sesti pulveri voidaan syöttää plasmaan sisäisen tai ulkoisen syöttömekanismin läpi. Sisäinen syöttö on kuitenkin edullinen tapa.
Saatu plasmaprosessoitu materiaali jäähdytetään sitten tämän tyyppisen prosessoinnin standarditekniikalla. 30 Saatu plasmakompaktoitu materiaali voidaan seuloa ja luokitella halutun hiukkaskoon ja -jakautuman saamiseksi.
Tämän keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetulla pulverilla on mikrorakenne, jossa on hienojakoinen 35 ja tasainen Mo:n ja nikkelilejeeringin dispersio verrattuna aikaisemmin sekoitettuun pulveriin. Lämpöruiskutuspin-
Il , Il l1 nil I < I «I ' 96286 7 noitteilla, jotka on valmistettu käyttäen tämän keksinnön pulveria, on parantuneet kulumis- ja kitkaominaisuudet verrattuna pinnoitteisiin, jotka on valmistettu tavanomaisilla sekoitusmenetelmillä.
5 Tämän keksinnön kuvaamiseksi täydellisemmin esite tään seuraava, ei-rajoittava esimerkki.
Esimerkki GTE:n valmistamaa molybdeenipulveria tyyppiä 150 sekoitetaan Ni-15Cr-3B-4Si-3Fe-lejeerinkiin siten, että 10 seoksessa on n. 20-40 paino-% lejeerinkiä ja loput molybdeenipulveria. Seosta jauhetaan kiekkomyllyllä 1 1/2 -2 tuntia, kunnes seoksen hiukkaskoko on halkaisijaltaan n. 10 mikrometriä. Saatuun kiekkomyllyllä jauhettuun pulveriin sekoitetaan n. 8,5 kg ammoniumparamolybdaattia ja 15 n. 18,9 1 vettä sekoittimessa. Liete spray-kuivataan.
Spray-kuivattu pulveri seulotaan alle 60 meshin kokoon ja sintrataan vedyssä noin 1 tunnin ajan n. 900 °C:n keksiläm-pötilassa. Sintratun pulverin irtopainotiheys on noin 1,86 g/cm3.
20 Sintrattu pulveri plasmaprosessoidaan sitten saat tamalla sintrattu pulveri kulkeutumaan inertin kantokaasun mukana ja käyttäen argonia tai argonin ja vedyn seosta plasmakaasuna. Happipitoisuus tuotepulverissa on noin 1,5 paino-%. Spray-kuivatun materiaalin röntgensädeanalyysi 25 osoittaa Mo:n ja Ni:n kiinteää liuosta. Sintrattu materiaali osoittaa Cr2B3:n ja Ni3Si:n läsnäoloa. Energiaa hajottava röntgensädeanalyysi osoittaa, ettei näiden kahden alueen välistä diffuusiota esiinny. Plasmakompaktoidussa materiaalissa esiintyy Mo:n lisäksi useita uusia metallien 30 välisiä faaseja, CrMoNi, MoNiSi ja CrFeMoSi. Sitävastoin tavanomaisessa sekoitetussa pulverissa esiintyy vain Mo:a ja Ni:ä kiinteässä liuoksessa. Taulukossa 1 kuvataan faasimuutoksia, jotka saadaan lejeeringin pulverissa ja pinnoitteessa tämän keksinnön pulverilla prosessoinnin eri 35 kohdissa.
96286 8
Taulukko 1 Materiaalin tila Faasit
Sintrattu pulveri Mo:n ja Ni:n kiinteä liuos (pääfaasi)
Cr2B3 ja Ni3Si (sivufaasi) 5 Kompaktoitu pulveri Mo:n kiinteä liuos (pääfaasi) Ni:n kiinteä liuos, CrMoNiSi, CrFeMoNi (sivufaasi)
Plasmaruiskutus- Mo:n kiinteä liuos (pääfaasi)
pinnoite Ni:n kiinteä liuos FeMo, Ni3B
10 (sivufaasi)
Kuvio la on optinen mikroskooppikuva 200-kertaisel-la suurennuksella, joka esittää pinnoitetta, joka on tehty pulvereista, jotka on valmistettu aikaisemmilla sekoitus-15 menetelmillä. Kuvio Ib on optinen mikroskooppikuva 200-kertaisella suurennuksella, joka esittää pinnoitetta, joka on tehty pulvereista, jotka on valmistettu tämän keksinnön avulla, mukaan luettuna esimerkissä kuvatut plasma-prosessointivaiheet. Voidaan havaita, että tämän keksinön 20 pulverista valmistettu pinnoite osoittaa eri faasien tasaista ja hienojakoista jakautumista matriisiin.
Suoritetaan pyyhkäisyelektronimikroskooppinen ja profilometrinen tutkimus kulumisjälki- ja naarmun syvyys-tulosten toteamiseksi samassa järjestyksessä. Kuviot 2a, 25 2b ja 2c ovat pyyhkäisyelektronimikroskooppikuvia (SEM), jotka esittävät kulutuskoetuloksia käyttäen kuula kiekolla -koelaitteistoa pinnoitteilla, jotka on valmistettu aikaisemmin sekoitetuista pulvereista. Kuviot 3a, 3b ja 3c esittävät samaa edellä kuvatuilla tämän keksinnön pulve-30 reillä. Kuviot 2a ja 3a esittävät pinnoitettua kiekkoa 60-kertaisella suurennuksella. Kuviot 2b ja 3b esittävät pinnoitettua kiekkoa 200-kertaisella suurennuksella. Kuviot 2c ja 3c esittävät koskettavaa pintaa, joka on karkaistu AISI 440-C-teräskuula. Kokeet suoritetaan käyttäen 1 kg:n 35 kuormaa kiekolla. Liukumisnopeus on 0,01 m/s ja liukumis- 96286 9 etäisyys on 50 ra. Naarmun syvyystulokset esitetään kuviossa 4 edellä kuvatuilla aikaisemmilla pulvereilla ja tämän keksinnön pulvereilla käyttäen molybdeenimetallia vertailuna. Kuviot 3a, 3b ja 3c ja kuvio 4 osoittavat merkittä-5 vää parannusta tämän keksinnön pulvereista tehtyihin pinnoitteisiin, jotka on tehty sekoitetusta pulverista.
Kuvio 5 on graafinen esitys plasmaruiskutettujen pinnoitteiden kitkakertoimesta, jotka on saatu käyttäen tämän keksinnön pulveria ja pulvereita, jotka on valmis-10 tettu aikaisemmalla, tavanomaisella tekniikalla. Kuvio 5 osoittaa, että pinnoite, jossa käytetään tämän keksinnön pulveria, säilyttää alemman kitkakertoimen testattaessa sitä AISI 440-C-kovuista teräskuulaa vasten.
Vaikka nyt on esitetty ja kuvattu sitä, mitä tällä 15 hetkellä pidetään tämän keksinnön edullisina toteutusmuotoina, on tähän tekniikkaan perehtyneille selvää, että erilaisia muutoksia ja muunnelmia voidaan tehdä siihen poikkeamatta keksinnön suojapiiristä, joka määritellään liitteenä olevissa patenttivaatimuksissa.
Claims (7)
1. Menetelmä nikkeli-boori-piilejeeringin pulverei-den ja molybdeenimetallipuiverin perusteellisen seoksen 5 valmistamiseksi, joka soveltuu lämpöruiskutuspinnoittei-siin, tunnettu siitä, että a) jauhetaan mainitun nikkeli-boori-piilejeeringin ja molybdeenipulverin lähtöseosta jauhetun seoksen valmistamiseksi, jossa keskimääräinen hiukkaskoko on halkaisi- 10 jaltaan alle 10 mikrometriä; b) muodostetaan vesiliete saadusta jauhetusta seoksesta ja ammoniakaalisesta molybdaattisideaineesta; c) agglomeroidaan mainittu jauhettu seos ja mainittu sideaine mainitun perusteellisen seoksen valmistamisek- 15 si.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisävaiheen, jossa sintrataan mainittua perusteellista seosta ja mainittua sideainetta pelkistävässä atmosfäärissä n. 800 - 950 °C:n 20 lämpötilassa riittävä aika sintratun, osittain lejeeratun seoksen muodostamiseksi, jonka irtopainotiheys on yli n. 1,2 g/cm3.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisävaiheet, 25 joissa a) saatetaan saatu sintrattu seos kulkeutumaan inertin kantokaasun mukana; b) johdetaan mainittu sintrattu seos ja mainittu kantokaasu plasmaliekkiin, jossa plasmakaasu on valittu 30 ryhmästä, johon kuuluvat argon ja argonin ja vedyn seos, ja pidetään mainittua sintrattua seosta mainitussa plasma-liekissä riittävä aika olennaisesti kaikkien mainitussa sintratussa seoksessa olevien pulverihiukkasten sulattami-seksi, pallomaisten hiukkasten muodostamiseksi sulatetusta 35 osasta ja mainitun sintratun seoksen lejeeraamiseksi edel leen; ja 96286 11 c) jäähdytetään saatu edelleen lejeerattu seos.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu agglomerointi suoritetaan spray-kuivaamalla mainittu vesiliete.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu nikkeli-boori-piile-jeerinki koostuu olennaisesti n. 1-20 paino-%:sta kromia, noin 2-5 paino-%:sta booria, noin 2-5 paino-%:sta piitä, n. 0,1 - 2 paino-%:sta hiiltä loppuosan ollessa 10 nikkeliä.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun nikkeli-boori-piile-jeeringin ja mainitun molybdeenipulverin mainittu lähtö-seos koostuu olennaisesti n. 10-50 paino-%:sta mainittua 15 nikkeli-boori-piilejeerinkiä loppuosan ollessa mainittua molybdeenipulveria.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että maiittu lähtöseos koostuu olennaisesti noin 20 - 40 paino-%:sta mainittua nikkeli-boo- 20 ri-pii-lejeerinkiä loppuosan ollessa mainittua molybdeenipulveria. 12 96286
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US52745690 | 1990-05-23 | ||
| US07/527,456 US5063021A (en) | 1990-05-23 | 1990-05-23 | Method for preparing powders of nickel alloy and molybdenum for thermal spray coatings |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI912481A0 FI912481A0 (fi) | 1991-05-22 |
| FI912481A7 FI912481A7 (fi) | 1991-11-24 |
| FI96286B FI96286B (fi) | 1996-02-29 |
| FI96286C true FI96286C (fi) | 1996-06-10 |
Family
ID=24101539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI912481A FI96286C (fi) | 1990-05-23 | 1991-05-22 | Menetelmä nikkeli-boori-piilejeeringin pulvereiden ja molybdeenimetallipulverin seoksen valmistamiseksi |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5063021A (fi) |
| EP (1) | EP0459693B1 (fi) |
| JP (1) | JP2942646B2 (fi) |
| DE (1) | DE69103677T2 (fi) |
| ES (1) | ES2034881B1 (fi) |
| FI (1) | FI96286C (fi) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5314658A (en) * | 1992-04-03 | 1994-05-24 | Amax, Inc. | Conditioning metal powder for injection molding |
| FR2690638B1 (fr) * | 1992-05-04 | 1997-04-04 | Plasma Technik Sa | Procede et dispositif pour l'obtention de poudres a plusieurs composants et susceptibles d'etre projetees. |
| FR2698882B1 (fr) * | 1992-12-04 | 1995-02-03 | Castolin Sa | Procédé pour former un revêtement protecteur sur un substrat. |
| FR2700554A1 (fr) * | 1993-01-18 | 1994-07-22 | Castolin Sa | Procédé pour former un revêtement protecteur sur un substrat. |
| US5439638A (en) * | 1993-07-16 | 1995-08-08 | Osram Sylvania Inc. | Method of making flowable tungsten/copper composite powder |
| DE4413306C1 (de) * | 1994-04-16 | 1995-10-19 | Daimler Benz Aerospace Ag | Verfahren zur Verstärkung eines Bauteils und Anwendung des Verfahrens |
| US5690716A (en) * | 1994-09-09 | 1997-11-25 | Osram Sylvania Inc. | Thermal spray powder |
| US5641580A (en) * | 1995-10-03 | 1997-06-24 | Osram Sylvania Inc. | Advanced Mo-based composite powders for thermal spray applications |
| US6338809B1 (en) | 1997-02-24 | 2002-01-15 | Superior Micropowders Llc | Aerosol method and apparatus, particulate products, and electronic devices made therefrom |
| US7097686B2 (en) * | 1997-02-24 | 2006-08-29 | Cabot Corporation | Nickel powders, methods for producing powders and devices fabricated from same |
| US6316100B1 (en) | 1997-02-24 | 2001-11-13 | Superior Micropowders Llc | Nickel powders, methods for producing powders and devices fabricated from same |
| AU2003227884A1 (en) * | 2002-04-25 | 2003-11-10 | The Morgan Crucible Company Plc | Process for manufacturing an alloy material for use in the manufacture of synthetic diamonds |
| JP4359442B2 (ja) * | 2003-03-31 | 2009-11-04 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 溶射用粉末及びそれを用いた溶射皮膜の形成方法 |
| US7524353B2 (en) * | 2004-10-21 | 2009-04-28 | Climax Engineered Materials, Llc | Densified molybdenum metal powder and method for producing same |
| US7276102B2 (en) * | 2004-10-21 | 2007-10-02 | Climax Engineered Materials, Llc | Molybdenum metal powder and production thereof |
| US7470307B2 (en) * | 2005-03-29 | 2008-12-30 | Climax Engineered Materials, Llc | Metal powders and methods for producing the same |
| US20070231595A1 (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-04 | Siemens Power Generation, Inc. | Coatings for molybdenum-based substrates |
| JP4586823B2 (ja) * | 2007-06-21 | 2010-11-24 | トヨタ自動車株式会社 | 成膜方法、伝熱部材、パワーモジュール、車両用インバータ、及び車両 |
| US8197885B2 (en) * | 2008-01-11 | 2012-06-12 | Climax Engineered Materials, Llc | Methods for producing sodium/molybdenum power compacts |
| US20090181179A1 (en) * | 2008-01-11 | 2009-07-16 | Climax Engineered Materials, Llc | Sodium/Molybdenum Composite Metal Powders, Products Thereof, and Methods for Producing Photovoltaic Cells |
| US20110200838A1 (en) * | 2010-02-18 | 2011-08-18 | Clover Industries, Inc. | Laser clad metal matrix composite compositions and methods |
| JP5606125B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2014-10-15 | 三菱重工業株式会社 | 溶射粉末の製造方法、タービン部材及びガスタービン |
| JP5881605B2 (ja) * | 2010-07-12 | 2016-03-09 | 株式会社東芝 | 溶射用高融点金属粉末およびそれを用いた高融点金属溶射膜並びに溶射部品 |
| JP5631706B2 (ja) * | 2010-11-18 | 2014-11-26 | 住友重機械工業株式会社 | 溶射粉末および部材上に合金溶射膜を設置する方法 |
| FI123710B (fi) | 2011-03-28 | 2013-09-30 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt | Termisesti ruiskutettu pinnoite |
| WO2013058376A1 (ja) * | 2011-10-20 | 2013-04-25 | 株式会社 東芝 | 溶射用Ｍｏ粉末およびそれを用いたＭｏ溶射膜並びにＭｏ溶射膜部品 |
| CN111757947B (zh) | 2017-12-15 | 2023-02-03 | 欧瑞康美科（美国）公司 | 机械合金化的金属热喷涂涂层材料和利用所述材料的热喷涂涂布方法 |
| KR20210101210A (ko) | 2018-12-13 | 2021-08-18 | 오를리콘 메트코 (유에스) 아이엔씨. | 기계적으로 합금화된 금속 용사 코팅 재료 및 이를 이용하는 용사 코팅 방법 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3837817A (en) * | 1972-10-18 | 1974-09-24 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Sliding member having a spray-coated layer |
| US4129444A (en) * | 1973-01-15 | 1978-12-12 | Cabot Corporation | Power metallurgy compacts and products of high performance alloys |
| US4123266A (en) * | 1973-03-26 | 1978-10-31 | Cabot Corporation | Sintered high performance metal powder alloy |
| US3945863A (en) * | 1973-09-20 | 1976-03-23 | Martin Marietta Corporation | Process for treating metal powders |
| US3881911A (en) * | 1973-11-01 | 1975-05-06 | Gte Sylvania Inc | Free flowing, sintered, refractory agglomerates |
| US3973948A (en) * | 1973-11-12 | 1976-08-10 | Gte Sylvania Incorporated | Free flowing powder and process for producing it |
| JPS5425232A (en) * | 1977-07-28 | 1979-02-26 | Riken Piston Ring Ind Co Ltd | Sliding parts having wearrresistant jet coated layer |
| US4773928A (en) * | 1987-08-03 | 1988-09-27 | Gte Products Corporation | Plasma spray powders and process for producing same |
| DE3802920C1 (fi) * | 1988-02-02 | 1989-05-03 | Goetze Ag, 5093 Burscheid, De |
-
1990
- 1990-05-23 US US07/527,456 patent/US5063021A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-05-22 EP EP91304617A patent/EP0459693B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-05-22 FI FI912481A patent/FI96286C/fi not_active IP Right Cessation
- 1991-05-22 DE DE69103677T patent/DE69103677T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-05-22 ES ES9101238A patent/ES2034881B1/es not_active Expired - Fee Related
- 1991-05-22 JP JP3145250A patent/JP2942646B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2034881A1 (es) | 1993-04-01 |
| DE69103677D1 (de) | 1994-10-06 |
| JPH04231450A (ja) | 1992-08-20 |
| DE69103677T2 (de) | 1995-04-06 |
| US5063021A (en) | 1991-11-05 |
| FI96286B (fi) | 1996-02-29 |
| EP0459693B1 (en) | 1994-08-31 |
| JP2942646B2 (ja) | 1999-08-30 |
| FI912481A7 (fi) | 1991-11-24 |
| FI912481A0 (fi) | 1991-05-22 |
| EP0459693A1 (en) | 1991-12-04 |
| ES2034881B1 (es) | 1993-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI96286C (fi) | Menetelmä nikkeli-boori-piilejeeringin pulvereiden ja molybdeenimetallipulverin seoksen valmistamiseksi | |
| US5126104A (en) | Method of making powder for thermal spray application | |
| US9291264B2 (en) | Coatings and powders, methods of making same, and uses thereof | |
| US6071324A (en) | Powder of chromium carbide and nickel chromium | |
| US9919358B2 (en) | Sintered molybdenum carbide-based spray powder | |
| US6641917B2 (en) | Spray powder and method for its production | |
| CN109338137B (zh) | 制备含氮化铬的喷涂粉末的方法 | |
| CA1249038A (en) | Surface treatment process for workpiece | |
| CN103108976B (zh) | 喷镀用粉末及喷镀膜的形成方法 | |
| EP0834585A1 (en) | A method for producing a chromium carbide-nickel chromium atomized powder | |
| US4613371A (en) | Method for making ultrafine metal powder | |
| Gummeson | Modern atomizing techniques | |
| US4190442A (en) | Flame spray powder mix | |
| US8795448B2 (en) | Wear resistant materials | |
| US4230748A (en) | Flame spray powder mix | |
| US20080274010A1 (en) | Wear Resistant Alloy Powders and Coatings | |
| JPS6299449A (ja) | クロムカ−バイト系溶射用粉末 | |
| WO1983001917A1 (en) | Nickel-chromium carbide powder and sintering method | |
| CN109848407A (zh) | 一种钴铬钨合金包覆碳化钽粉体及其制备方法 | |
| JPH08311635A (ja) | 高速粉末式フレーム溶射用タングステンカーバイト系サーメット粉末 | |
| EP4183893B1 (en) | Fe-based alloy powder | |
| JPH01212737A (ja) | 耐摩耗性鉄系焼結合金 | |
| Guilemany et al. | Microstructure formation of HVOF sprayed WC-Ni coatings deposited on low alloy steel | |
| JPS6314851A (ja) | 耐摩耗性被膜及びその形成方法 | |
| Wielage et al. | Manufacture of SiC composite coatings by HVOF |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application | ||
| MA | Patent expired |