专利名称：一种制备热喷涂用复合粉体的方法
技术领域：
本发明属于热喷涂材料制备技术领域，特别涉及一种制备热喷涂用复合粉体的方法。
背景技术：
热喷涂是利用热源将金属或非金属材料加热到熔融或半融熔状态，并用高速气流 将其雾化成微小颗粒，喷射到经过处理的工件表面上形成涂层，从而使工件表面获得耐磨、 耐腐、耐热、抗氧化、隔热、绝缘、导电、密封、防微波辐射以及其他特殊物理化学性能的一种
工艺方法。 热喷涂材料是热喷涂技术的物质基础，具有粉末、丝材和棒材三种形式。传统的喷 涂金属粉体从组分上来看多为单一或两种元素形成的复合粉末体系，通过雾化、喷雾干燥、 机械破碎和高压氢还原等方法制备。它们主要被用来制备耐磨、耐腐、隔热等性能较为单一 的涂层。 目前，随着对涂层性能要求多元化趋势的出现，传统的单一或简单组分的涂层材 料已不能满足某些场合下涂层的使用性能要求。例如，随着航空航天、空间技术的发展，以 及许多苛刻工况条件已超越了润滑油或脂的使用极限，传统的软金属和其它固体润滑微粉 作为减磨覆盖层，强度低，耐磨性差，也不能满足性能的综合要求。在这种情况下，固体自 润滑复合材料应运而生。这种复合材料可根据工况要求方便地设计成份组成， 一方面具有 较高的强度和硬度，能够提高接触摩擦副的耐磨性；另一方面又具有自润滑的效果，在摩擦 副之间形成固体润滑转移膜，减小摩擦副的摩擦系数和稳定摩擦功耗，实现无油或少油条 件下自润滑的目的。其中，常用的非金属材料和合金材料有金刚石、立方氮化硼、碳化钨及 NiCr-CrC等，非金属相或合金相用来保证涂层的耐磨性能；常用的金属有锌、铟、锡、铅、银 和金等，金属相用来保证涂层的减磨和抗粘着性能。由于这些组元的理化性能差异很大，需 要采用非常复杂的制备工艺才能将其制成成分均匀、粒度范围适合的粉末喷涂材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备热喷涂用复合粉体的方法。该种方法可将一部分
含有金属、合金组元的复杂组分混合粉体材料制成可供热喷涂使用的复合粉体。 本发明方法的实施采取以下步骤 (1)根据对涂层性能的要求，选择不同的耐磨相和润滑相原始粉体，耐磨相原始粉 体的粒度范围为10 40 ii m，润滑相原始粉体的粒度范围为2 4 ii m，耐磨相和润滑相原 始粉体的质量比范围为3 : 1 19 : 1 ;
(2)将上述粉体分别经过清洗和除油处理； (3)将双组分聚氨酯胶粘剂甲组分用丙酮稀释，配置成0. 75 1. 2g/ml的双组分 聚氨酯胶粘剂甲组分丙酮溶液，向该溶液加入上述耐磨相原始粉体，耐磨相原始粉体与双
组分聚氨酯胶粘剂甲组分的质量比范围为ii : 1 14 : 1，搅 拌i 3分钟，得到耐磨相混合液； (4)将上述润滑相原始粉体加入到双组分聚氨酯胶粘剂乙组分中，润滑相原始粉 体与双组分聚氨酯胶粘剂乙组分的质量比范围为14 : 1 25 : 1，搅拌1 3分钟，得到 润滑相混合液； (5)将步骤(4)制备的润滑相混合液加入到步骤(3)制备的耐磨相混合液中，搅拌 1 2分钟，然后加入丙酮，加入量与步骤(3)使用的丙酮量的体积比为1 : 1 2 : l，并 不停地搅拌2 3小时； (6)丙酮不断挥发，最后将粉体铺开干燥得到最终使用的复合粉体。 本发明中耐磨相原始粉体选用WC-Co或NiCr-CrC，润滑相原始粉体选用锌、铟、
锡、铅、银或金。 本发明中双组分聚氨酯胶粘剂为101-聚氨酯胶粘剂，其甲组分为主剂，乙组分为 固化剂。 本发明可高效地将由性能各异的金属、合金组元组成的混合粉体制成复合粉体， 并采用超音速火焰喷涂或等离子喷涂工艺进行喷涂，从而实现涂层材料的整体、均匀输送 和熔化，形成满足性能要求的均质涂层。其有益效果一方面可以简化复杂组分涂层材料的 制备工艺，提高传统方法的效率，制备出的涂层具备金属、合金组元复合后所表现出的多元 化的功能；另一方面又可开辟出制备热喷涂用粉体的新途径，增加可用的热喷涂粉体类型， 扩大粉体超音速火焰喷涂和等离子喷涂工艺的应用领域。
图1为本发明制备热喷涂用复合粉体的原理示意图。 图2为本发明实施例1制备的热喷涂用复合粉体的微观形貌。 其中，1是耐磨相原始粉体，2是润滑相原始粉体，3是耐磨相混合液，4是润滑相混
合液，5是复合粉体。
具体实施例方式
如图1所示，根据涂层性能的要求，选择不同粒度范围的耐磨相原始粉体1和润滑 相原始粉体2 ;将其分别经过清洗和除油处理；将耐磨相原始粉体l加入到双组分聚氨酯胶 粘剂甲组分的丙酮溶液中，形成耐磨相混合液3 ;向双组分聚氨酯胶粘剂乙组分中加入润 滑相原始粉体2，形成润滑相混合液4 ;然后将两种混合液混合，同时加入适量丙酮，不停搅 拌；随着丙酮的不断挥发，先是耐磨相粉体之间、耐磨相与润滑相粉体之间或润滑相粉体之 间粘结在一起，之后耐磨相粉体分离成独立的颗粒，这时润滑相粉体粘结在耐磨相粉体的 表面，最后将粉体铺开自然干燥得到最终所需要的复合粉体5。其中双组分聚氨酯胶粘剂甲
组分为主剂，乙组分为固化剂。
下面通过具体的实施例来进一步解释本发明。
实施例1 1.选择WC-Co耐磨相原始粉体，粒度范围为10 40 ii m，质量400g，选择Ag润滑 相原始粉体，粒度范围为2 4iim，质量100g ;
2.将上述粉体分别经过清洗和除油处理；
4
3.将101-聚氨酯胶粘剂甲组份30g用35ml丙酮稀释，向其中加入上述耐磨相原始粉体WC-Co，搅拌3分钟，得到耐磨相丙酮混合液； 4.将上述润滑相原始粉体Ag加入到5g的101-聚氨酯胶粘剂乙组份中，搅拌3分钟，得到润滑相混合液； 5.将步骤4制备的润滑相混合液加入到步骤3制备的耐磨相丙酮混合液中，搅拌2分钟，然后加入50ml丙酮，并不停地搅拌2. 5小时； 6.丙酮不断挥发，先是耐磨相粉体之间、耐磨相与润滑相粉体之间或润滑相粉体之间粘结在一起，之后耐磨相粉体分离成独立的颗粒，这时润滑相粉体粘结在耐磨相粉体的表面； 7.最后将粉体铺开自然干燥12小时，得到WC-Co/Ag复合粉体。
制备的热喷涂用WC-Co/Ag复合粉体的微观形貌如图2所示。
实施例2 1.选择NiCr-CrC耐磨相原始粉体，粒度范围为10 40 y m，质量400g，选择Sn润滑相原始粉体，粒度范围为2 4i! m，质量100g ;
2.将上述粉体分别经过清洗和除油处理； 3.将101-聚氨酯胶粘剂甲组份35g用40ml丙酮稀释，向其中加入上述耐磨相原始粉体，搅拌3分钟，得到耐磨相混合液； 4.将上述润滑相粉体加入到5g的101-聚氨酯胶粘剂乙组分中，搅拌3分钟，得到润滑相混合液； 5.将步骤4制备的润滑相混合液加入到步骤3制备的耐磨相混合液中，搅拌2分钟，然后加入50ml丙酮，并不停地搅拌3小时； 6.丙酮不断挥发，先是耐磨相粉体之间、耐磨相与润滑相粉体之间或润滑相粉体之间粘结在一起，之后耐磨相粉体分离成独立的颗粒，这时润滑相粉体粘结在耐磨相粉体的表面； 7.最后将粉体铺开自然干燥12小时，得到NiCr-CrC/Sn复合粉体。
权利要求
一种制备热喷涂用复合粉体的方法，其特征在于具体操作包括以下步骤(1)根据对涂层性能的要求，选择不同的耐磨相和润滑相原始粉体，耐磨相和润滑相原始粉体的质量比范围为3∶1～19∶1；(2)将上述粉体分别经过清洗和除油处理；(3)将双组分聚氨酯胶粘剂甲组分用丙酮稀释，配置成0.75～1.2g/ml的双组分聚氨酯胶粘剂甲组分丙酮溶液，将上述耐磨相原始粉体加入该溶液，耐磨相原始粉体与双组分聚氨酯胶粘剂甲组分的质量比范围为11∶1～14∶1，搅拌1～3分钟，得到耐磨相混合液；(4)将上述润滑相原始粉体加入到双组分聚氨酯胶粘剂乙组分中，润滑相原始粉体与双组分聚氨酯胶粘剂乙组分的质量比范围为14∶1～25∶1，搅拌1～3分钟，得到润滑相混合液；(5)将步骤(4)制备的润滑相混合液加入到步骤(3)制备的耐磨相混合液中，搅拌1～2分钟，然后加入丙酮，加入量与步骤(3)使用的丙酮量的体积比范围为1∶1～2∶1，并不停地搅拌2～3小时；(6)丙酮不断挥发，最后将粉体铺开干燥得到最终使用的复合粉体。
2. 根据权利要求1所述的一种制备热喷涂用复合粉体的方法，其特征在于耐磨相原 始粉体的粒度范围为10 40 m，润滑相原始粉体的粒度范围为2 4 m。
3. 根据权利要求1所述的一种制备热喷涂用复合粉体的方法，其特征在于耐磨相原 始粉体选用合金WC-Co或NiCr-CrC ;润滑相原始粉体选用金属锌、铟、锡、铅、银或金。
4. 根据权利要求1所述的一种制备热喷涂用复合粉体的方法，其特征在于双组分聚氨酯胶粘剂为ioi-聚氨酯胶粘剂，其甲组分为主剂，乙组分为固化剂。
全文摘要
本发明公开了属于热喷涂材料制备技术领域的一种制备热喷涂用复合粉体的方法。其工艺步骤为将耐磨相原始粉体加入到双组分聚氨酯胶粘剂甲组分的丙酮溶液中，形成耐磨相混合液；向双组分聚氨酯胶粘剂乙组分中加入润滑相原始粉体，形成润滑相混合液；然后将两种混合液混合，同时加入适量丙酮，不停搅拌；最后将粉体铺开自然干燥得到最终所需要的复合粉体。该种方法可将一部分含有金属和合金组元的复杂组分混合粉体材料制成可供热喷涂使用的复合粉体，并采用超音速火焰喷涂工艺或等离子喷涂工艺进行喷涂，从而实现涂层材料的均匀输送和熔化，形成满足多元性能要求的均质涂层。
文档编号C23C4/04GK101736278SQ20081022677
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月21日 优先权日2008年11月21日
发明者付东兴, 张晓囡, 张景怀, 戴赫, 李学锋, 杨中元, 汪礼敏, 闫世凯 申请人:北京有色金属研究总院;有研粉末新材料(北京)有限公司