专利名称：一种镍基自熔性合金粉末的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种镍基合金，尤其是一种用于热喷涂的镍基自熔合金粉末。
目前，热喷涂技术在工模具的表面改性及修复方面已被广泛应用。镍基自熔合金粉末是热喷涂领域较为常用的一种耐蚀、耐磨材料。英国专利申请GB2145735A公开了一种“用于热喷涂的粉末材料”，是在成分为Cr 18．0～35．0％，Fe 0．1～25％，B 0．5～4．5％，Si0．5～5．5％，C 0．01～2．0％，Mo 0～15．0％，Nb 0～2．0％，其余为Ni的镍基自熔合金中加入金属碳化物如WC粉末，以提高涂层的耐蚀性，同时通过提高合金中Cr含量改善涂层的延展性，保持涂层的硬度。该涂层用于解决化工厂螺旋固液分离机的耐蚀问题。在喷涂工艺中，由于镍基自熔性合金材料有一定的裂纹敏感性，喷涂时的一次重熔厚度一般较难大于1．2mm，否则，涂层表面因热收缩会产生裂纹，涂层内部重熔不充分产生疏松或孔隙，涂层与基体很难达到理想的冶金结合，从而涂层起不到表面改性作用。如果需要提高涂层厚度，只能反复进行喷涂和重熔过程，不仅提高了工作强度和难度，且不适于壁薄、加热时容易变形、表面精度要求高的大型基体，现有技术中对于这方面的内容没有报道。
本发明的目的是得到一种镍基自熔合金粉末，可在热喷涂时一次形成较厚的涂层。
为实现上述目的，本发明提出的技术解决方案为一种镍基自熔性合金粉末，其化学成分为(重量百分比)金属陶瓷WC和／或Cr3C2≤50，Cr 12～25，B 1．00～5．00，Si 1．00～5．00，Mo 0．50～8．50，Cu 0．50～6．50，C≤1．50，Fe≤4．50，Y和／或Ce 0．01～1．00，Ni余量。
为进一步实现本发明的目的，该合金粉末的化学成分为(重量百分比)金属陶瓷WC和／或Cr3C218～35，Cr 16．50～17．50，B3．50～4．00，Si 3．50～4．00，Mo 1．50～3．50，Cu 1．50～3．50，C≤0．50，Fe≤2．50，Y和／或Ce 0．05～0．16，Ni余量。
下面对本发明做进一步详细叙述。
该合金粉末应满足导电、耐磨、耐蚀性能的要求，与基体金属有良好的润湿性，因此一般是以Ni为主相，添加适量合金元素，以提高其耐蚀性、耐磨性和导电性。同时，要求粉末的流动性好，易于控制送粉量；涂层与基体的膨胀系数差距小，以满足喷涂工艺对粉末的要求。
本发明得到的合金粉末化学成分为(重量％)金属陶瓷WC或Cr3C2≤50，Cr 12～25，B 1．00～5．00，Si 1．00～5．00，Mo 0．50～8．50，Cu 0．50～6．50，C≤1．50，Fe≤4．50，Y或Ce 0．01～1．00，Ni余量。
下面分别介绍各个合金元素的作用Cr12～25，(重量％，以下同)，促进涂层的钝化并使涂层保持稳定的钝态，提高涂层的耐氧化性介质、酸性氯化物介质和耐局部腐蚀的性能。
B1．00～5．00，Si1．00～5．00，提高喷涂后金属的流动性，使涂层具有可重熔性，太高会造成涂层疏松。
Mo0．50～8．50，细化晶粒，有利于提高涂层的耐还原性介质的腐蚀性能和耐点腐蚀、耐缝隙腐蚀的性能。
Cu0．50～6．50，提高涂层导电性，小于0．5，导电性下降，大于6．50，影响喷涂效果，并影响耐蚀性。
当加入Cu和Mo复合合金化时，效果更加突出，同时，这两种元素能够起到提高固液相线温度区间的作用，但随着合金中Cu、Mo含量提高大于7％后，喷涂后涂层表面孔隙度增大，导致在pH=1．2～1．3时耐蚀性下降的趋势。
C≤1．50，Fe≤4．50，为杂质元素，过高使耐蚀性下降。
Y或Ce0．01～1．00，为稀土元素，能净化和降低金属材料中有害元素的危害，包括脱氧、脱硫、消除或降低金属材料中微量低熔点金属的危害，能稳定合金中的氢、降低氢的危害，稀土元素与多数合金元素相互增加溶解度有利于合金化及微合金化，因此可以改变金属材料的冶金性能和耐蚀性能。
同时，增加稀土元素明显起到球团化粉末颗粒的作用，并提高粉末的流动性，表1给出了增加稀土元素后对流动性的改善结果，这样喷涂时送粉量易于均匀控制，有利于各种喷涂工艺的操作实施，提高涂层的均匀性，使涂层的热收缩应力减小，涂层的裂纹敏感性降低，形成性能良好的较厚涂层。
实验表明，选择稀土Y或Ce作为添加剂较为有利，添加量过大，＞1．00，则耐蚀性下降。
金属陶瓷WC或Cr3C2≤50，为进一步改善涂层的耐磨性，在不影响耐蚀性的前提下适量添加Ni基或Co基金属陶瓷材料WC或Cr3C2，该类陶瓷材料硬度高，耐磨性好，与合金成分能够形成较好的溶和，在合金中形成硬粒支点，提高涂层的耐磨性。
下面介绍本发明的实施例。
本实施例的化学成分如表2所示。
将上述成分的原料在感应炉中进行合金冶炼，采用气喷水冷雾化工艺制造喷涂粉末，即以高压氮气为雾化介质，高速氮气从环缝式喷嘴喷出，作用于漏包底部小孔流出的熔融金属上，迅速将熔融金属流粉碎成粉末，雾化了的粉末在水雾中迅速冷却，得到的粉末经干燥、筛分成为最终产品。
本实施例是对导电辊进行等离子修复喷涂，将辊体加装在转床上使之处于旋转状态，喷枪移动采用机械自行走方式，当辊体预热到规定温度即可进行喷涂，其热喷涂基本工艺参数如表3所示，得到涂层的一次重熔厚度可达1．6mm以上。
本发明由于在成分中增加了稀土、Cu、Mo元素，改变了粉末的固液相线，加宽了涂层的重熔温度，使喷涂的一次重熔厚度可达1．6mm以上，且涂层无裂纹、无疏松，与基体形成高强度的冶金结合。本发明得到的自熔性合金粉末流动性较好，有利于喷涂时控制均匀送粉，操作容易。表1
表权利要求
1．一种镍基自熔性合金粉末，其特征在于化学成分为(重量百分比)金属陶瓷WC和／或Cr3C2≤50，Cr 12～25，B 1．00～5．00，Si 1．00～5．00，Mo 0．50～8．50，Cu 0．50～6．50，C≤1．50，Fe≤4．50，Y和／或Ce 0．01～1．00，Ni余量。
2．根据权利要求1中所述的镍基自熔性合金粉末，其特征在于化学成分为(重量百分比)金属陶瓷WC和／或Cr3C218～35，Cr 16．50～17．50，B 3．50～4．00，Si 3．50～4．00，Mo 1．50～3．50，Cu1．50～3．50，C≤0．50，Fe≤2．50，Y和／或Ce0．05～0．16，Ni余量。
全文摘要
本发明涉及一种镍基自熔性合金粉末,其化学成分为(重量百分比):金属陶瓷WC和/或Cr
文档编号C23C4/10GK1203960SQ98102189
公开日1999年1月6日 申请日期1998年5月29日 优先权日1998年5月29日
发明者徐建明, 戴毅梅 申请人:宝山钢铁(集团)公司