[发明专利]用于热喷涂的粉末及形成热喷涂沉积的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粒化烧结金属陶瓷颗粒的热喷涂粉末、以及使用该热喷涂粉末形成热喷涂层的方法。

背景技术

金属陶瓷的热喷涂层现已应用于各种工业领域；为了进一步改善这种热喷涂层的性能，业界对热喷涂粉末进行了广泛研究(例如，参考专利文献1)。然而，热喷涂层的硬度及耐磨损性仍然非常需要加以改善。

现有技术文献

专利文献1：日本专利公开2008-69386

发明内容

发明要解决的问题

因此，本发明的一个目的是提供一种适合于形成具有良好的硬度及耐磨损性的热喷涂层的热喷涂粉末。本发明的另一个目的是提供一种使用该热喷涂粉末而形成热喷涂层的方法。

解决问题的手段

为了达到上述目的，本发明人对进行热喷涂时颗粒在热喷涂粉末中的直线运动特性进行了深入研究，直线运动特性是影响由热喷涂粉末所构成热喷涂层的特性的一个因素。从而完成了本发明。

本发明的第一方面提供一种粒化烧结金属陶瓷颗粒的热喷涂粉末。粒化烧结金属陶瓷颗粒的平均粒径为5至25μm。粒化烧结金属陶瓷颗粒的抗压强度为50MPa以上。粒化烧结金属陶瓷颗粒的直比为0.25以上，直比的定义为将对150克热喷涂粉末进行热点喷涂时所得热喷涂层的最大厚度除以在热喷涂层轮廓上具有其两端的最长线段的长度而得出的值。

粒化烧结金属陶瓷颗粒的平均纵横比优选为1.25以下。构成粒化烧结金属陶瓷颗粒的一次颗粒的平均粒径优选为6.0μm以下。构成粒化烧结金属陶瓷颗粒的金属一次颗粒的分散度优选为0.40以下，分散度的定义为将金属一次颗粒的数量平均粒径除以金属一次颗粒的体积平均粒径而得出的值。粒化烧结金属陶瓷颗粒的抗压强度优选为1000MPa以下。粒化烧结金属陶瓷颗粒的平均分维(average fractal dimensionality)优选为1.075以下。

本发明的第二方面提供一种形成热喷涂层的方法，其中对第一方面的热喷涂粉末进行高速火焰喷涂或冷喷涂而形成热喷涂层。亦即，第一方面的热喷涂粉末用于优选通过高速火焰喷涂或冷喷涂形成热喷涂层。

发明的效果

本发明提供一种适于形成具有良好的硬度及耐磨损性的热喷涂层的热喷涂粉末、以及使用该热喷涂粉末而形成热喷涂层的方法。

具体实施方式

下面将对本发明的一个实施例进行描述。

本实施方式的热喷涂粉末包括粒化烧结金属陶瓷颗粒。该热喷涂粉末是用于形成金属陶瓷热喷涂层的目的，例如利用高速火焰喷涂(如高速空气燃料(HVAF)热喷涂和高速氧燃料(HVOF)热喷涂)形成喷涂层。

热喷涂粉末中所包含的粒化烧结金属陶瓷颗粒是陶瓷细颗粒与金属细颗粒相互凝聚(agglomerated)的复合颗粒。粒化烧结金属陶瓷颗粒是通过如下方式制造：对陶瓷细颗粒与金属细颗粒的混合物造粒，再对所形成的颗粒(粒状颗粒)进行烧结。陶瓷细颗粒可以是碳化物(如碳化钨和碳化铬)的颗粒、硼化物(如硼化钼和硼化铬)的颗粒、氮化物(如氮化铝)的颗粒、硅化物的颗粒、氧化物的颗粒、或者这些颗粒的任意组合。金属细颗粒可以是元素金属的颗粒(如钴、镍、铁和铬)的颗粒、金属合金的颗粒、或者这些颗粒的任意组合。

优选的是，金属细颗粒在粒化烧结金属陶瓷颗粒中的含量为5至40体积％。换句话说，优选的是，陶瓷细颗粒在粒化烧结金属陶瓷颗粒中的含量为60至95体积％。

就粒化烧结金属陶瓷颗粒的如以下定义的直比(straight ratio)而言，热喷涂粉末具有0.25的下限。“直比”是将把150克热喷涂粉末热点喷涂于基体上时所得热喷涂层的最大厚度除以在热喷涂层轮廓线上具有其两端的最长线段的长度而得出的值。“直比”是表示进行热喷涂时热喷涂粉末径直到达基体的程度的指标。较高的直比表示在进行热喷涂时有较多的粒化烧结金属陶瓷颗粒径直到达基体。随着直比的增大，单位数量的热喷涂粉末的热喷涂层形成速率，即沉积效率(热喷涂成品率)，会增加。另外，由热喷涂粉末所形成热喷涂层的硬度及耐磨损性也会得到改善。一般认为其原因是，具有高直比的粒化烧结金属陶瓷颗粒在进行热喷涂时被有效地加速，因而以较高的速度与基体发生碰撞。直比为0.25以上的粒化烧结金属陶瓷颗粒的热喷涂粉末，在形成具有所需的硬度及耐磨损性的热喷涂层时是特别有利的。从进一步提高热喷涂层的硬度及耐磨损性的观点来看，粒化烧结金属陶瓷颗粒的直比优选为0.27以上、更优选为0.30以上。