[发明专利]一种合成反应等离子熔覆粉末及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属陶瓷复合涂层制备技术中的制粉工艺，特别涉及到一种反应等离子熔覆高铬铁基金属陶瓷复合材料涂层的制备。

背景技术

金属陶瓷复合涂层，尤其是以碳化物为增强相的金属陶瓷复合涂层在航空、航天、冶金、矿山、石油和化工等领域中的耐磨构件的制造和修复中具有广泛的用途。目前，以碳化物为增强相的金属陶瓷复合涂层中的陶瓷相通常采用外加复合的方式预制在原材料表面，涂层中陶瓷相分布不均匀，粒度较粗大，陶瓷/金属结合界面易受污染，这将大大影响涂层的性能。近年来产生了一种制备金属陶瓷的新方法-反应等离子熔覆，它将原位合成技术和等离子熔覆技术相结合，利用粉末和粉末之间的反应，在熔覆过程中同时完成复合材料的合成。原位反应合成过程中放出的反应热，可以提高熔覆温度，降低涂层的孔隙率，改善涂层与基体的结合；而且原位合成的硬质相颗粒细小，分布均匀，硬质相与金属基体的结合界面洁净。因此反应等离子熔覆克服了传统等离子熔覆金属陶瓷工艺的缺点，在制备金属陶瓷复合涂层方面具有不可比拟的优势。

近年来国内外在金属陶瓷复合涂层反应等离子熔覆方面已有相当的研究，但反应等离子熔覆技术并未真正在工程实际中获得全面的应用，存在的主要问题是目前采用的反应等离子粉末都是简单的机械混合粉或团聚粉(添加少量的粘结剂制粒)，在等离子高速束流作用下反应组元容易分离，造成相当一部分组元粉末无法充分反应，使涂层中残留有害相，导致涂层的组织不均匀，涂层质量不稳定。因此，能够确保熔覆过程中反应组元间充分反应的反应等离子熔覆复合粉末制备技术已经成为获得优质反应等离子熔覆涂层的技术关键。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对目前反应等离子熔覆制备碳化物复合涂层时的反应等离子熔覆粉末组元分离问题，提供一种提高碳化物金属反应等离子熔覆复合涂层质量的合成反应等离子熔覆粉末。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种制备上述合成反应等离子熔覆粉末的制备工艺。

为解决上述第一个技术问题，本发明主要由以下质量百分比的物质组成：铬粉10％～40％，铁粉45％～70％，碳粉0.5％～6％，钨粉1-8％，镍粉1-12％。

所述的铬粉的粒度为2-3μm，铁粉的粒度为6-9μm，钨粉的粒度为0.5-1μm，镍粉的粒度为2-3μm。

为解决上述第二个技术问题，本发明合成反应等离子熔覆粉末的制备工艺，包括下列步骤：

A、混粉：将粒度为2-3μm的铬粉，粒度为6-9μm的铁粉，粒度为0.5-1μm的钨粉，粒度为2-3μm的镍粉按质量百分比：铬粉10％～40％，铁粉45％～70％，钨粉1-8％，镍粉1-12％的比例混合；

B、湿磨：将上述混合物料与酒精按体积比1∶1～1.5∶1的比例投入球磨机，所用钢球与混合物料的体积比为3∶1～6∶1，球磨时间为24～72小时，得到平均粒度为4～7μm的浆料；

C、烘干：将球磨后的浆料在烘干箱中烘干，烘干温度控制在45～70℃范围内，烘干时间为12～24小时，得到粉状物料；

D、与蔗糖混合：将质量为粉状物料总质量1.6％～24％的蔗糖置于不锈钢器皿中加热，待蔗糖由脆性固态转变为粘稠状液体后，再将烘干后的粉状物料倒入蔗糖中，并搅拌使之完全混合均匀；

E、分步碳化处理：将盛有上述均匀混合物的器皿置于碳化炉中，封炉门后通入氩气，先加热至250～350℃，保温1～1.5小时，然后再升温至450～550℃下，进行碳化处理2～2.5小时；

F、破碎、筛分：将碳化后得到的多孔块状固体经球磨破碎和振动筛分步循环进行破碎、筛分，制备出粒度为70-140μm的反应等离子熔覆粉末。