一种应用于等离子喷涂的金属粉末的制作方法

本发明涉及等离子技术领域，特别是涉及一种应用于等离子喷涂的金属粉末。

背景技术：

等离子喷涂是利用温度为3000°～10,000℃的高速高温等离子射流，将送入其中的粉末颗粒加热到完全融化或半融化状态、加速形成高速熔滴流，并将高速熔滴流喷射向基体表面，使高温熔滴流沉积在基体表面形成涂层的方法。

等离子喷涂在大气氛中实施时，当高温等离子射流从喷枪高速喷出在大气中飞行时，很自然地将大气成分卷入其中，随射流离开喷枪距离的增加，大气成分的含量逐步增加，当距离增加至50mm以上时，高温等离子射流中的大气成分占比会超过50％，使得等离子焰流具有氧化性、且氧化性随距离的增加而增强，因此，采用金属合金粉末喷涂制备金属合金涂层时，会发生氧化，从而使涂层中含有金属氧化物成分，导致涂层的质量较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种应用于等离子喷涂的金属粉末，以解决目前等离子喷涂形成的涂层质量较差的问题。

为了解决上述问题，本发明公开了一种应用于等离子喷涂的金属粉末，包括基础合金粉末和包覆层，其中：

所述基础合金粉末包括硼元素、合金基体相元素、单质金属元素、辅助组分和碳元素；

所述包覆层包覆在呈现粒子形状的所述基础合金粉末的外部；

所述包覆层包含预设含量的钼。

可选的，所述预设含量为5～30wt％。

可选的，所述包覆层通过机械合金化制备、化学镀、物理气相沉积、化学气相沉积、机械镀或水热还原镀覆工艺包覆在所述基础合金粉末的外部。

可选的，所述硼元素的含量为0.3～5wt％，所述合集基体相元素的含量为30～95wt％，所述单质金属元素的含量为0～70wt％，所述辅助组分的含量为0～20wt％，所述碳元素的含量为0～4.5wt％。

可选的，所述合金基体相元素为镍、铁、钴或铜。

可选的，所述单质金属元素的熔点介于1000～2000℃之间。

可选的，所述辅助组分的熔点为大于2000℃的合金元素。

可选的，所述辅助组分包括钽、钼或钨。

从上述技术方案可以看出，本发明提供了一种应用于等离子喷涂的金属粉末，该金属粉末包括基础合金粉末和包覆层。基础合金粉末包括硼元素、合金基体相元素、单质金属元素、辅助组分和碳元素；包覆层包覆在呈现粒子形状的基础合金粉末的外部；包覆层包含预设含量的钼。由于钼的熔点较高，因此能够使包覆其中的基础合金粉末在喷涂过程中增加热焓、提高温度，且由于该包覆层的隔离和其中硼的优先氧化并汽化除氧，可以使抵达基体表面的熔滴中避免出现氧化物，从而能够有效提高最终形成的涂层的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的一种金属粉末的剖面图；

图2为本申请实施例的另一种金属粉末的剖面图；

图3为本申请实施例的又一种金属粉末的剖面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请的一个具体实施方式中提供了一种金属粉末，该金属粉末应用于等离子喷涂，即用于被高温等离子射流融化并喷涂到待涂覆材质的基体表面上以形成涂层。

如图1所示，该金属粉末包括基础合金粉末10和包覆层20，包覆层包覆在粒子形状的基础合金粉末的外部，从而形成一种球形或者近似球形的包覆粒子。该包覆粒子的尺寸介于20～200μm之间，包覆层的厚度介于1～10μm之间。

其中包覆层中含有钼元素，其含量占整个包覆后所形成的含包覆层的金属粉末的比例为5～30wt％。该包覆层通过机械合金化制备、化学镀、物理气相沉积、化学气相沉积、机械镀或水热还原镀覆工艺包覆在基础合金粉末的外部。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种应用于等离子喷涂的金属粉末，该金属粉末包括基础合金粉末和包覆层。基础合金粉末包括硼元素、合金基体相元素、单质金属元素、辅助组分和碳元素；包覆层包覆在呈现粒子形状的基础合金粉末的外部；包覆层包含预设含量的钼。由于钼的熔点较高，因此能够使包覆其中的基础合金粉末在喷涂过程中增加热焓、提高温度，且由于该包覆层的隔离和其中硼的优先氧化并汽化除氧，可以使抵达基体表面的熔滴中避免出现氧化物，从而能够有效提高最终形成的涂层的质量。

另外，本申请中基础合金粉末的通式可以用mbarc表达，其中，m代表合金基体相元素，如ni、或fe、或co、或cu，从而形成镍基合金粉末、铁基合金粉末、钴基合金粉末或者铜基合金粉末；b代表硼元素；a代表熔点为1000～2000℃的除基体相元素以外的单质金属元素或单一元素，或不同成分的合金；r为熔点大于2000℃的辅助组分，如ta、mo、w等，可以是一种元素，可以是多种元素构成的合金元素；c为碳元素。

在上述的基础合金粉末中硼元素的含量为0.3～5wt％，合集基体相元素的含量为30～95wt％，单质金属元素的含量为0～70wt％，辅助组分的含量为0～20wt％，碳元素的含量为0～4.5wt％。

另外，本实施例中提供的金属粉末可以通过如下工艺获得：

工艺1：

将mo粉末和ni10cr1b粉末按质量比20:80的比例混合的粉末与9倍不锈钢磨球一起混合后加入高能球磨机的球磨罐中，按照设定的转速程序球磨2小时候，获得mo包覆相对致密的机械合金化粉末。然后，再在930℃的氩气保护其粉末中，热处理20分钟。获得如图2所示的粉末，其中芯部致密粉末为nicrb粉末，外层为机械合金化包覆的mo层。

工艺2

首先将含b为2.1％的fe基合金粉末为基础粉末，与28％的mo粉末混合获得原始粉体。然后，将该粉体与直径为5mm的不锈钢磨球以球料比10:1的比例注入高能球磨罐，按设定的球磨程序间歇球磨3小时，获得mo包覆fe基复合粉末，如图3所示。

工艺3

将含b3.2％的co-20ni-10cr-0.5hf的钴基粉末放入化学气相沉积反应式室中，然后以ar为载气将mocl3气体送入反应室中，调整气体压力为0.1大气压，并将分压大于mocl3的3倍的氢气送入反应室中，在800℃下进行气相沉积包覆mo。反应室在反应沉积每15分钟后，旋转90度以调整粉末与气相的接触，持续沉积保温8小时，获得在co基合金粉末表面包覆1.8μm厚的mo包覆co基合金粉末。

工艺4

将粉末粒度为45-75μm的含硼2.8的fenic球形合金粉末置入粉末可间歇旋转的磁控溅射镀膜腔室内，采用mo靶材在250℃的腔室内进行粉末镀mo膜，连续镀膜6小时获得mo层厚度为3.5μm的mo包覆fe基合金粉末。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。