金属粉末的制作方法
【专利说明】
[0001] 本发明专利申请是国际申请号为PCT/EP2007/060058,国际申请日为2007年9月 21日，进入中国国家阶段的申请号为200780034911. 4,发明名称为"金属粉末"的发明专利 申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及通过热喷涂工艺例如等离子体喷涂或高速火焰喷涂（HVOF)、火焰喷 涂、电弧喷涂、激光喷涂或应用焊接例如PTA工艺用于金属基材表面涂覆的新颖的粉末混 合物，特别是金属陶瓷粉末。
【背景技术】
[0003] 这些粉末包含至少一种细碎的硬质材料粉末例如WC、Cr3C2、TiC、B 4C、TiCN、Mo2C 等，以及一种细碎的金属或合金基质粉末。硬质材料粉末和基质粉末通常在有机粘结剂溶 液存在下剧烈混合，合适情况下进行共碾磨、雾化、干燥、过筛，并且随后在含氢气氛中加 热，以除去有机粘结剂并且产生烧结粘结，从而形成粒度为10-100微米的较大附聚体。
[0004] 0￡-82-1446207揭示了包含金属碳化物作为硬质材料并且包含10-45%铝和镍作 为金属的火焰喷涂粉末。
[0005] 在工业上已经确立具体使用含钴和含镍的粉末作为基质金属粉末。
【发明内容】
[0006] 本发明的第一目的是进一步减少钴的使用，因为钴用途广泛，已经成为需求大于 供应的原料。
[0007] 本发明进一步的目的是提供与通常的Co-Cr基质合金相比具有可比或提高的耐 磨性和抗气穴性的低钴金属陶瓷涂料。
[0008] 本发明的另一个目的是提高金属陶瓷涂料的耐腐蚀性，具体说是降低基质金属从 涂料的溶解性。
[0009] 本发明提供的金属陶瓷粉末包含75-90重量％的至少一种硬质材料粉末和10-25 重量％的一种或多种基质金属粉末，还包含不超过3重量％的改性剂，其中，一种或多种基 质金属粉末包含0-38重量％的钴、0-38重量％的镍、0-20重量％的铝、0-90重量％的铁 和10-35重量％的铬，而且，铁和铬的含量总和为10-95重量％，钴、镍和铁的含量总和为 65-95 重量％。
[0010] 优选的金属陶瓷粉末是具有以下性质的粉末，其包含75-90重量％的至少一种硬 质材料粉末和10-25重量％的一种或多种基质金属粉末，以及不超过3重量％的改性剂，其 中，一种或多种基质金属粉末包含不超过38重量％的钴、不超过38重量％的镍、不超过20 重量％的错、不超过90重量％优选不超过75重量％的铁以及20-35重量％的络，并且铁 和铬的含量总和为25-95重量％，钴、镍和铁的含量总和为65-95重量％、优选为65-75重 量％。
[0011] 特别优选的金属陶瓷粉末是如权利要求1中所述的粉末，其包含75-90重量％的 至少一种硬质材料粉末和10-25重量％的一种或多种基质金属粉末，以及不超过3重量％ 的改性剂，其中，一种或多种基质金属粉末包含0-38重量％的钴、0-38重量％的镍、0-20重 量％的铝、0-75重量％的铁和20-35重量％的铬，并且铁和铬的含量总和为25-95重量％， 钴、镍和铁的含量总和为65-75重量％。
[0012] 本发明进一步的实施方式提供的金属陶瓷粉末包含75-90重量％的至少一种硬 质材料粉末和10-25重量％的一种或多种基质金属粉末，以及不超过3重量％的改性剂，其 中，一种或多种基质金属粉末包含0-38重量％的钴、0-38重量％的镍、0-20重量％的铝、 30-90重量％优选30-75重量％的铁和10-35重量％的铬，并且铁和铬的含量总和为10-95 重量％、优选为60-95重量％，钴、镍和铁的含量总和为65-95重量％。
[0013] 根据本发明的优选金属陶瓷粉末，基质金属镍和钴的重量比至少为2 :3,较优选 为1 :1，特别优选为3 :2。
[0014] 根据本发明的特别优选的金属陶瓷粉末是不含钴的。进一步优选的金属陶瓷粉末 是不含钴且不含镍的。
[0015] 根据本发明的更优选的金属陶瓷粉末，具体是低钴或不含钴的金属陶瓷粉末，其 基质金属中铁的含量至少为30重量％，一种或多种基质粉末中铁和铬的含量总和至少为 60重量％。在这些金属陶瓷粉末中，一种或多种基质金属粉末包含0-10重量％的钴、0-38 重量％的镍、0-20重量％的铝、30-90重量％优选30-75重量％的铁、以及10-35重量％的 铬。
[0016] 在本发明的金属陶瓷粉末中，具体说是本发明不含钴的金属陶瓷粉末中，铬和铝 含量总和与铁、镍和铬含量总和的重量份数之比优选为1 :2. 2至1 :3. 7、特别优选为1 :2. 7 至 1 :3. 6〇
[0017] 优选的组合物可以包含20-26重量％的铬、64-72重量％的铁和5-16重量％的铝。
[0018] 可能的硬质材料粉末是通常的金属陶瓷涂料的硬质材料成分，例如WC、Cr3C 2、VC、 TiC、B4C、TiCN、SiC、TaC、NbC、Mo2C 及其混合物。优选 WC 和 Cr3C2，特别优选是 WC。
[0019] 可以本身已知的方式通过金属或合金或部分合金恪体（part alloy melts)的雾 化来生产基质粉末。使用尚未预合金化的部分合金粉末或金属粉末时，在金属陶瓷粉末使 用过程期间（例如喷涂应用过程期间）进行合金化。
[0020] 通过合适盐与过量草酸反应，如DE 198 22 663 A1或US 6554885B1中所述进行 干燥和热处理，由化学沉淀法获得优选的钴、镍和/或铁部分合金基质粉末，铬作为金属粉 末混入。
[0021] 可能的改性剂具体是钢基材（品质）提升兀素例如Mo、Nb、Si、W、Ta和/或V。
[0022] 除了可容许的杂质之外，基质金属或基质合金粉末优选不含其他成分。
[0023] 本发明还提供了具有上述组成的金属陶瓷以及用这种金属陶瓷涂覆的成形制品。
[0024] 要生产这些金属陶瓷粉末，在有机粘结剂的水溶液中，以本身已知的方式，使合适 的具有不同平均粒度的一种或多种硬质材料粉末、一种或多种基质粉末、以及改性剂形成 浆液，不过所述平均粒度在各情况下应当都指直径小于10微米，并且在球磨机、磨碎机或 搅拌容器中通过混合碾磨方式进行均质化，在喷雾干燥器中雾化悬浮液，从喷雾液滴中蒸 发水分。通过分级工艺（过筛、筛分）的方式将得到的粉末附聚体转化成具有所需粒度的 粉末，通过在高达约1300 °C、具体为1100-1300 °C的温度下烧结，将附聚体的有机粘结剂释 放到含氢气氛中。通过物理处理（破碎、碾磨、过筛、筛分）将得到的烧结饼块转化回到具 有所需粒度范围的粉末。
[0025] 根据本发明的金属陶瓷可以通过对