[0001]
本发明属于热喷涂与材料加工技术领域，具体涉及一种热喷涂用改性碳化硅粉末；尤其还涉及一种热喷涂用改性碳化硅粉末的制备方法。
背景技术：
[0002]
碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，除作磨料用外，还有很多其他用途，如以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁，可提高其耐磨性而延长使用寿命1-2倍；用以制成的高级耐火材料，耐热震、体积小、重量轻而强度高,节能效果好。低品级碳化硅(含sic约85％)是极好的脱氧剂，用它可加快炼钢速度，并便于控制化学成分，提高钢的质量。此外，碳化硅还大量用于制作电热元件硅碳棒。
[0003]
碳化硅由于化学性能稳定，高温时也不与氯、氧、硫、强酸反应，导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，价格只有碳化钨、碳化铬等硬质合金的1/10-1/30，是一种理想的硬面涂层材料。但采用等离子喷涂工艺制备碳化硅涂层时，由于等离子焰流的温度高达15000℃，而碳化硅在1800℃以上会产生升华，且高温下粉末部分分解为含碳和硅的蒸汽，难以形成涂层。目前市场上还没有一种适合等离子喷涂用的碳化硅粉末，如何充分利用碳化硅的物理化学性质制备硬面涂层是目前热喷涂材料领域研究热点之一。
技术实现要素：
[0004]
本发明的目的在于提供一种热喷涂用改性碳化硅粉末的制备方法，以解决上述背景技术中提出的粉末部分分解为含碳和硅的蒸汽，难以形成涂层问题。
[0005]
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
[0006]
一种热喷涂用改性碳化硅粉末，所述该碳化硅粉末呈核壳状，该热喷涂用改性碳化硅粉末的配方按质量百分比计包括：
[0007]
原料，羰基镍粉10.0％-20.0％、超细铝粉2.5％-5.0％和碳化硅粉75.0％-87.5％；
[0008]
黏结剂，其中黏结剂重量占原料总质量的1.5％-4.0％。
[0009]
优选的，该热喷涂用改性碳化硅粉末的配方按质量计包括：羰基镍粉100克、超细铝粉25克、碳化硅875克、黏结剂20克。
[0010]
优选的，该热喷涂用改性碳化硅粉末的配方按质量计包括：羰基镍粉200克、超细铝粉50克、碳化硅750克、黏结剂35克。
[0011]
优选的，该热喷涂用改性碳化硅粉末的配方按质量计包括：羰基镍粉150克、超细铝粉37.5克、碳化硅812.5克、黏结剂30克。
[0012]
优选的，所述黏结剂包括pva、pvp、pa、pe、环氧树酯、醇酸树酯或聚硅氧烷中的一种或多种的混合物。
[0013]
一种热喷涂用改性碳化硅粉末的制备方法，包括以下步骤：
[0014]
s1、备料，按照热喷涂用改性碳化硅粉末的配方，以质量百分比为准，称量好各个
物料，备用；
[0015]
s2、原料球磨，羰基镍粉、超细铝粉、碳化硅依次投入球磨机，进行机械球磨混合20-40分钟，之后用筛网将球料分离；
[0016]
s3、混合，将球磨后的原料放入搅拌釜中，同时加入为原料重量1.5-4.0％的黏结剂，并持续搅拌10-20分钟；
[0017]
s4、烘干，将上述混合后的物料转入烘箱中，于40-70℃保温1-5小时烘干；
[0018]
s5、成品筛分，将烘干的物料按所需粒度过筛，制得产品。
[0019]
优选的，步骤s2所述的原料球磨中羰基镍粉粒度为1-5微米，超细铝粉粒度为0.5-3微米，碳化硅为38-100微米。
[0020]
优选的，所述球磨机设置为风力排料球磨机，物料从给料口进入球磨机，磨介对物料进行冲击与研磨后，物料从磨机的进口逐渐向出口移动，出口端与风管连接，在系统中串联着分离器、选粉机、除尘器及风机的进口，当风力排料开始运作时，球磨机机体内相对的处于低负压，破碎后被磨细的物料随着风力从出料口进入管道系统，由选粉机将较粗的颗粒分离后重新送入球磨机进口，已经磨碎的物料则由分离器分离回收。
[0021]
优选的，步骤s3中采用不锈钢搅拌釜进行搅拌混合，所述不锈钢搅拌釜的搅拌转速为40r/min-120r/min。
[0022]
本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种热喷涂用改性碳化硅粉末，与现有技术相比，具有以下优点：
[0023]
本发明具有包覆均匀，沉积效率高，采用该法制备的改性碳化硅粉末喷涂后形成的涂层致密，硬度高，耐腐蚀性好；同时该制备方法具有工艺简单、易于操作、生产成本低和产品质量好、生产量大、经济可靠、可以工业推广等优点。
具体实施方式
[0024]
下面将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。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。
[0025]
实施例1
[0026]
一种热喷涂用改性碳化硅粉末，该热喷涂用改性碳化硅粉末的配方按质量计包括：羰基镍粉100克、超细铝粉25克、碳化硅875克、黏结剂20克。
[0027]
其中，黏结剂包括pva、pvp、pa、pe、环氧树酯、醇酸树酯或聚硅氧烷中的一种或多种的混合物。
[0028]
本发明一种热喷涂用改性碳化硅粉末在制备时，包括以下步骤：
[0029]
s1、备料，按照热喷涂用改性碳化硅粉末的配方，以质量百分比为准，称量好各个物料，备用；
[0030]
s2、原料球磨，羰基镍粉、超细铝粉、碳化硅依次投入球磨机，进行机械球磨混合20分钟，之后用筛网将球料分离；
[0031]
s3、混合，将球磨后的原料放入搅拌釜中，同时加入黏结剂，并持续搅拌10分钟；
[0032]
s4、烘干，将上述混合后的物料转入烘箱中，于50℃保温3小时烘干；
[0033]
s5、成品筛分，将烘干的物料按所需粒度过筛，制得产品。
[0034]
其中，步骤s2所述的原料球磨中羰基镍粉粒度为1-5微米，超细铝粉粒度为0.5-3微米，碳化硅为38-100微米。
[0035]
上述热喷涂用改性碳化硅粉末的制备方法还可用于碳化钨、碳化铬、硼化铬、二硼化钛、碳化硼、碳化钛、氮化硅等其他粉末的改性。
[0036]
其中，所述球磨机设置为风力排料球磨机，物料从给料口进入球磨机，磨介对物料进行冲击与研磨后，物料从磨机的进口逐渐向出口移动，出口端与风管连接，在系统中串联着分离器、选粉机、除尘器及风机的进口，当风力排料开始运作时，球磨机机体内相对的处于低负压，破碎后被磨细的物料随着风力从出料口进入管道系统，由选粉机将较粗的颗粒分离后重新送入球磨机进口，已经磨碎的物料则由分离器分离回收；
[0037]
风力排料球磨机的主轴承采用了大直径双列调心滚子轴承，代替原来的滑动轴承，减少了摩擦，降低耗能，磨机容易启动，且风力排料球磨机的给料器分为联合给料器和鼓形给料器两种，结构简单，分体安装。
[0038]
其中，步骤s3中采用不锈钢搅拌釜进行搅拌混合，所述不锈钢搅拌釜的搅拌转速为40r/min-120r/min；
[0039]
不锈钢搅拌釜设置为可控温不锈钢搅拌釜，在使用时，能根据实际的制备需求进行温度控制，便于更好的制备出热喷涂用改性碳化硅粉末。
[0040]
通过上述制备出的热喷涂用改性碳化硅粉末，采用一定电流、电压、主气流量、辅气流量、送料速度、喷涂距离，在碳钢上进行喷涂，制备的涂层表面无裂纹，性能测试表明，涂层的显微硬度在1200-1350范围内，并具有良好与基体结合强度和耐腐蚀性能，且700℃热处理后涂层的硬度无明显变化，说明涂层高温硬度良好。
[0041]
实施例2
[0042]
与实施例1不同的是，该热喷涂用改性碳化硅粉末的配方按质量计包括：羰基镍粉200克、超细铝粉50克、碳化硅750克、黏结剂35克；
[0043]
在制备时，首先称取羰基镍粉200克，超细铝粉50克，碳化硅750克，投入球磨机，进行机械球磨混合30分钟，之后用筛网将球料分离，然后将球磨后的原料放入搅拌机中，同时加入为原料重量3.5％的环氧树酯，并持续搅拌20分钟；在然后将物料转入烘箱中，于70℃保温5小时烘干，最后将烘干后的粉末过筛，制得成品。
[0044]
通过上述制备出的热喷涂用改性碳化硅粉末，采用一定电流、电压、主气流量、辅气流量、送料速度、喷涂距离，在碳钢上进行喷涂，制备的涂层表面无裂纹，性能测试表明，涂层的显微硬度在1000-1150范围内，并具有良好与基体结合强度和耐腐蚀性能，且700℃热处理后涂层的硬度无明显变化，说明涂层高温硬度良好。
[0045]
实施例3
[0046]
与实施例1不同的是，该热喷涂用改性碳化硅粉末的配方按质量计包括：羰基镍粉150克、超细铝粉37.5克、碳化硅812.5克、黏结剂30克；
[0047]
在制备时，首先称取羰基镍粉150克，超细铝粉37.5克，碳化硅812.5克，投入球磨机，进行机械球磨混合25分钟，之后用筛网将球料分离；然后将球磨后的原料放入搅拌机中，同时加入为原料重量3.0％的醇酸树酯，并持续搅拌15分钟；再然后将物料转入烘箱中，于60℃保温4小时烘干；最后将烘干后的粉末过筛，制得成品。
[0048]
通过上述制备出的热喷涂用改性碳化硅粉末，采用一定电流、电压、主气流量、辅气流量、送料速度、喷涂距离，在碳钢上进行喷涂，制备的涂层表面无裂纹，性能测试表明，涂层的显微硬度在1100-1250范围内，并具有良好与基体结合强度和耐腐蚀性能。700℃热处理后涂层的硬度无明显变化，说明涂层高温硬度良好。
[0049]
本发明三组实施例的具体配方数据如下表：
[0050] 实施例1实施例2实施例3羰基镍粉100克200克150克超细铝粉25克50克37.5克碳化硅875克750克812.5克黏结剂20克35克30克
[0051]
本发明通过物理粘接法，在碳化硅表面制备一层羰基镍粉与铝粉的复合包覆层，实现对碳化硅粉末的表面包覆改性，镍铝包覆层在等离子焰流中首先发生放热反应生成镍铝金属间化合物并形成液化保护膜，有效地避免了碳化硅的分解，同时，镍铝金属间化合物充当高温黏结相的作用，有利于碳化硅涂层沉积；
[0052]
且本发明具有包覆均匀，沉积效率高，采用该法制备的改性碳化硅粉末喷涂后形成的涂层致密，硬度高，耐腐蚀性好；同时该制备方法具有工艺简单、易于操作、生产成本低和产品质量好、生产量大、经济可靠、可以工业推广等优点。
[0053]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。