一種用于熱噴涂的耐氧化合金鋼粉末及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱噴涂涂層材料及其制備方法，具體的說(shuō)是一種用于熱噴涂的耐氧化合金鋼粉末及其制備方法，屬于熱噴涂技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]通過(guò)熱噴涂施加的涂層已知早被用于許多應(yīng)用。例如，在車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)中，油潤(rùn)滑的汽缸跑合面的表面已經(jīng)特別是通過(guò)等離子噴涂進(jìn)行涂覆有相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，所述涂層尤其是能顯著降低活塞環(huán)與汽缸壁之間的摩擦系數(shù)，從而顯著減少活塞環(huán)和汽缸的磨損，使得發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命增長(zhǎng)，保養(yǎng)周期(例如換油)延長(zhǎng)，還使發(fā)動(dòng)機(jī)性能顯著提高。
[0003]與其它涂層相比，鐵基熱噴涂涂層具有更加優(yōu)異的力學(xué)性能、磁學(xué)性能和耐腐蝕性能。同時(shí)，鐵基系列涂層具有豐富的自然資源、低廉的材料成本，從而引起人們的研宄熱潮。但是，同其他涂層一樣，在傳統(tǒng)的宏觀力學(xué)性能測(cè)試中，鐵基涂層往往發(fā)生非均勻變形，塑性變形集中在少數(shù)的剪切帶，表現(xiàn)為宏觀脆性。鐵基涂層的這一特點(diǎn)很大程度上限制了其在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此，如何在保持鐵基非晶高強(qiáng)度的前提下，提高鐵基非晶的塑性變形能力，增加韌性，是推廣鐵基涂層應(yīng)用過(guò)程中亟需解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提出一種用于熱噴涂的耐氧化合金鋼粉末及其制備方法，能夠?qū)ν繉舆M(jìn)行增韌改良，同時(shí)保留其固有的高強(qiáng)度，高耐磨性特點(diǎn)，為大范圍的工程應(yīng)用提供可能。
[0005]本發(fā)明解決以上技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案:提供一種用于熱噴涂的耐氧化合金鋼粉末，其化學(xué)成分重量百分比為:c:0.35-0.60%，Si02:0.95-1.5%，Cr:0.67-0.85%，Cu:0.55-0.68%，Al:0.42-0.58%，T1:0.05-0.07%，Nb:0.05-0.07%，W:0.005-0.007%，Mn:
2.4-3.0%，N1: 1.2-2.0%，且滿(mǎn)足 Mn 和 Ni 之和為 3.8-4.6%，鑭系稀土:0.086-0.093%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；所述雜質(zhì)的總含量< 0.15%，其成分按重量百分比為，P 彡 0.015%、S 彡 0.008%、H 彡 0.003%、N 彡 0.006%, O ^ 0.015% ；
所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鐘:16-21%，銪:6-10%，釓:5-12%，鈥:0_4%，鉺:12-16%，余量為鑭，以上各組分之和為100%。
[0006]本發(fā)明的進(jìn)一步限定技術(shù)方案，前述的用于熱噴涂的耐氧化合金鋼粉末，其化學(xué)成分重量百分比為:c:0.35%，Si02:0.95%，Cr:0.67%，Cu:0.55%，Al:0.42%，T1:0.05%，Nb:0.05%, W:0.005%，Mn:2.4%，N1:1.2%，鑭系稀土:0.086%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)；所述雜質(zhì)的總含量:0.12%，其成分按重量百分比為，P彡0.015%、S ( 0.008%,H ( 0.003%、N 彡 0.006%, O ^ 0.015% ；
所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鈰:16%，銪:6%，釓:5%，鉺:12%，余量為鑭，以上各組分之和為100%。
[0007]前述的用于熱噴涂的耐氧化合金鋼粉末，化學(xué)成分重量百分比為:C:0.46%，Si02:1.2%，Cr:0.75%, Cu:0.61%，Al:0.48%，T1:0.06%，Nb:0.06%，W:0.006%，Mn:2.7%，N1: 1.7%，鑭系稀土:0.088%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；所述雜質(zhì)的總含量:0.13%，其成分按重量百分比為，P^0.015%、S 彡 0.008%、H 彡 0.003%、N 彡 0.006%, O ^ 0.015% ；所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鈰:18%，銪:7%，釓:9%，鈥:2%，鉺:14%，余量為鑭，以上各組分之和為100%。
[0008]前述的用于熱噴涂的耐氧化合金鋼粉末，其化學(xué)成分重量百分比為:C:0.60%，Si02:1.5%，Cr:0.85%，Cu:0.68%，Al: 0.58%，T1:0.07%，Nb:0.07%，W:0.007%，Mn:3.0%，N1:2.0%，鑭系稀土:0.093%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；所述雜質(zhì)的總含量:0.15%，其成分按重量百分比為，P^0.015%、S 彡 0.008%、H 彡 0.003%、N 彡 0.006%, O ^ 0.015% ；
所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鐘:21%，銪:10%，釓:12%，鈥:4%，鉺:16%，余量為鑭，以上各組分之和為100%。
[0009]一種用于熱噴涂的耐氧化合金鋼粉末的制備方法，包括以下步驟:
(1)金屬前置處理:采用草酸與磷酸按重量比4:1的比例混合，制成金屬表面清洗劑，對(duì)處理金屬進(jìn)行表面清洗，溶液溫度保持18-22°C，浸泡時(shí)間為1-1.5h ；
(2)金屬干燥處理:將待處理金屬?gòu)娜芤褐腥〕龊鬄r干，放置烘箱中進(jìn)行干燥處理，烘箱溫度為130-145°C，干燥時(shí)間30-45min ；
(3)金屬粉碎處理:干燥后的金屬冷卻至常溫，放入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，球磨機(jī)中球料質(zhì)量比為5-7: 1，球磨粉碎時(shí)間為12-15h，轉(zhuǎn)速300-350r/min，在粉碎過(guò)程中向球磨機(jī)中注入液氮降溫，控制球磨機(jī)中溫度小于30°C ;
(4)金屬制粉處理:粉碎后的金屬粉料再放入球磨機(jī)中進(jìn)行制粉處理，球磨機(jī)中球料質(zhì)量比為8-9:1，球磨粉碎時(shí)間為2-4h，轉(zhuǎn)速260-280r/min，在粉碎過(guò)程中向球磨機(jī)中注入液氮降溫；
(5)過(guò)篩處理:球磨后的粉末根據(jù)噴涂需求進(jìn)行過(guò)篩，即可獲得成品。
[0010]前述的用于熱噴涂的耐氧化合金鋼粉末的制備方法，包括以下步驟:
(1)金屬前置處理:采用草酸與磷酸按重量比4:1的比例混合，制成金屬表面清洗劑，對(duì)處理金屬進(jìn)行表面清洗，溶液溫度保持18°C，浸泡時(shí)間為1.5h ;
(2)金屬干燥處理:將待處理金屬?gòu)娜芤褐腥〕龊鬄r干，放置烘箱中進(jìn)行干燥處理，烘箱溫度為130°C，干燥時(shí)間45min ；
(3)金屬粉碎處理:干燥后的金屬冷卻至常溫，放入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，球磨機(jī)中球料質(zhì)量比為5:1，球磨粉碎時(shí)間為12h，轉(zhuǎn)速300r/min，在粉碎過(guò)程中向球磨機(jī)中注入液氮降溫，控制球磨機(jī)中溫度小于30°C ;
(4)金屬制粉處理:粉碎后的金屬粉料再放入球磨機(jī)中進(jìn)行制粉處理，球磨機(jī)中球料質(zhì)量比為8:1，球磨粉碎時(shí)間為4h，轉(zhuǎn)速280r/min，在粉碎過(guò)程中向球磨機(jī)中注入液氮降溫；
(5)過(guò)篩處理:球磨后的粉末根據(jù)噴涂需求進(jìn)行過(guò)篩，即可獲得成品。
[0011]前述的用于熱噴涂的耐氧化合金鋼粉末的制備方法，包括以下步驟:
(1)金屬前置處理:采用草酸與磷酸按重量比4:1的比例混合，制成金屬表面清洗劑，對(duì)處理金屬進(jìn)行表面清洗，溶液溫度保持20°C，浸泡時(shí)間為1.2h ;
(2)金屬干燥處理:將待處理金屬?gòu)娜芤褐腥〕龊鬄r干，放置烘箱中進(jìn)行干燥處理，烘箱溫度為140°C，干燥時(shí)間35min ； (3)金屬粉碎處理:干燥后的金屬冷卻至常溫，放入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，球磨機(jī)中球料質(zhì)量比為6:1，球磨粉碎時(shí)間為14h，轉(zhuǎn)速330r/min，在粉碎過(guò)程中向球磨機(jī)中注入液氮降溫，控制球磨機(jī)中溫度小于30°C ;
(4)金屬制粉處理:粉碎后的金屬粉料再放入球磨機(jī)中進(jìn)行制粉處理，球磨機(jī)中球料質(zhì)量比為8:1，球磨粉碎時(shí)間為3h，轉(zhuǎn)速270r/min，在粉碎過(guò)程中向球磨機(jī)中注入液氮降溫；
(5)過(guò)篩處理:球磨后的粉末根據(jù)噴涂需求進(jìn)行過(guò)篩，即可獲得成品。
[0012]進(jìn)一步的，前述的用于熱噴涂的耐氧化合金鋼粉末的制備方法，包括以下步驟:
(1)金屬前置處理:采用草酸與磷酸按重量比4:1的比例混合，制成金屬表面清洗劑，對(duì)處理金屬進(jìn)行表面清洗，溶液溫度保持22°C，浸泡時(shí)間為Ih ;
(2)金屬干燥處理:將待處理金屬?gòu)娜芤褐腥〕龊鬄r干，放置烘箱中進(jìn)行干燥處理，烘箱溫度為145°C，干燥時(shí)間30min ；
(3)金屬粉碎處理:干燥后的金屬冷卻至常溫，放入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，球磨機(jī)中球料質(zhì)量比為7:1，球磨粉碎時(shí)間為15h，轉(zhuǎn)速300r/min，在粉碎過(guò)程中向球磨機(jī)中注入液氮降溫，控制球磨機(jī)中溫度小于30°C ;
(4)金屬制粉處理:粉碎后的金屬粉料再放入球磨機(jī)中進(jìn)行制粉處理，球磨機(jī)中球料質(zhì)量比為9:1，球磨粉碎時(shí)間為2h，轉(zhuǎn)速280r/min，在粉碎過(guò)程中向球磨機(jī)中注入液氮降溫；
(5)過(guò)篩處理:球磨后的粉末根據(jù)噴涂需求進(jìn)行過(guò)篩，即可獲得成品。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明在熱噴涂技術(shù)中使用的粉末與其它材料相比，該熱噴涂粉末成本低廉地提供優(yōu)異的耐氧化和耐磨性能，該熱噴涂粉末還具有較低的熔點(diǎn)，因此在熱噴涂技術(shù)中節(jié)約能源地僅需要較低的溫度。該熱噴涂粉末也可以被應(yīng)用到金屬本體上而不會(huì)對(duì)本體造成損害。此外，與熱噴涂技術(shù)中使用的其它鐵基材料相比，該熱噴涂粉末在熱噴涂技術(shù)中可以提供改善的抗氧化性能。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1
本實(shí)施例為一種用于熱噴涂的耐氧化合金鋼粉末，其化學(xué)成分重量百分比為:c:0.35%，Si02:0.95%，Cr:0.67%，Cu:0.55%，Al:0.42%，T1:0.05%，Nb:0.05%，W:0.005%，Mn:2.4%，N1:1.2%，鑭系稀土:0.086%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；所述雜質(zhì)的總含量:0.12%，其成分按重量百分比為，P彡0.015%、S彡0.008%、H彡0.003%、N彡0.006%,O ^ 0.015% ;所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為:鈰:16%，銪:6%，釓:5%，鉺:12%，余量為鑭，以上各組分之和為100%。
[0015]本實(shí)施例提供一種用于熱噴涂的耐氧化合金鋼粉末的制備方法，包括以下步驟:
(1)金屬前置處理:采用草酸與磷酸按重量比4:1的比例混合，制成金屬表面清洗劑，對(duì)處理金屬進(jìn)行表面清洗，溶液溫度保持18°C，浸泡時(shí)間為1.5h ;
(2)金屬干燥處理:將待處理金屬?gòu)娜芤褐腥〕龊鬄r干，放置烘箱中進(jìn)行干燥處理，烘箱溫度為130°C，干燥時(shí)間45min ；
(3)金屬粉碎處理:干燥后的金屬冷卻至常溫，放入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，球磨機(jī)中球料質(zhì)量比為5:1，球磨粉碎時(shí)間為12h，轉(zhuǎn)速300r/min，在粉碎過(guò)程中向球磨機(jī)中注入液氮降溫，控制球磨機(jī)中溫度小于30°C ;
(4)金屬制粉處理:粉碎后的金屬粉料再放入球磨機(jī)中進(jìn)行制粉處理，球磨機(jī)中球料質(zhì)量比為8:1，球磨粉碎時(shí)間為4h，轉(zhuǎn)速280r/min，在粉碎過(guò)程中向球磨機(jī)中注入液氮降溫；
(5)過(guò)篩處理:球磨后的粉末根據(jù)噴涂需求進(jìn)行過(guò)篩，即可獲得成品。
[0016]實(shí)施例2
本實(shí)施例一種用于熱噴涂的耐氧化合金鋼粉末，化學(xué)成分重量百分比為:C:0.46%，Si02:1.2%，Cr:0.75%，Cu:0.61%，Al:0.48%，T1:0.06%，Nb:0.06%，W:0.006%，Mn:2.7%，N1: 1.7%，鑭系稀土:0.088%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；所述雜質(zhì)的總含量:0.13%，其成分按重量百分比為，P彡0.015%,S彡0.008%,H彡0.003%,N彡0.006%,O彡0.015% ;所述鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為