[发明专利]一种纳米碳化铬复合粉末的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米碳化铬复合粉末的制备方法，属于碳化铬复合粉末的制备技术领域。

背景技术

碳化铬金属陶瓷是一种用途广泛的金属陶瓷粉末，碳化铬具有一系列的优点：①抗氧化性能好；②高温硬度高；③耐磨性能优异；④膨胀系数高于其他金属陶瓷材料而与钢接近；⑤抗腐蚀性能高，在各种腐蚀介质中都具有优良的抗腐蚀性能；⑥密度低，仅为碳化钨系金属陶瓷的一半左右。

在热喷涂行业中，碳化铬常用于制备复合粉末，以碳化铬粉末与NiCr合金为原料形成的复合粉末常用于600～850℃高温摩擦环境下的耐磨防护涂层。目前Cr₃C₂-NiCr热喷涂粉末的制备方法主要有混合法、破碎烧结法、团聚烧结法、喷雾干燥法和直接雾化法。

混合法是将Cr₃C₂与NiCr合金两种粉末直接混合；破碎烧结法是将混合后的Cr₃C₂-NiCr压制成型，在高温下进行烧结，破碎后形成粉末；团聚法是在机械搅拌作用下利用有机粘结剂将Cr₃C₂与NiCr进行团聚造粒，烧结处理后获得粉末。直接雾化法是通过高速气流冲击熔液液流获得粉末。

在现有技术中，喷雾干燥法是将Cr₃C₂和NiCr粉末与液态有机溶液混合成均匀料液，然后利用雾化器将料液分散成为细小雾滴，并在热干燥介质中迅速蒸发溶剂形成干粉产品，再经过适当的热处理过程，获得的可用于喷涂的Cr₃C₂-NiCr复合粉末。另外，还可以通过气流直接将镍、铬和碳化铬的混合熔液进行雾化破碎，获得不同成份的碳化铬-镍铬复合粉末。

但以上的方法均难以获得纳米级的碳化铬颗粒，主要原因是混合粉、团聚烧结法、喷雾干燥法所需的碳化铬均为外加颗粒，若外加的碳化铬粉末为纳米碳化铬粉末，则很容易产生自发团聚，不利于分散；烧结破碎法、团聚烧结法、喷雾干燥法制备过程中为了保证粘结相与硬质相的良好结合，粉末需要进行烧结热处理过程，在热处理过程中纳米颗粒很容易长大，丧失纳米颗粒的性能特点。直接雾化法由于混合熔液温度高，雾化过程冷却缓慢，难以获得纳米晶粒的碳化铬。

发明内容

本发明为解决现有的方法均难以获得纳米级的碳化铬颗粒的问题，提供一种纳米碳化铬复合粉末的制备方法。

本发明纳米碳化铬复合粉末的制备方法如下：

将镍铬合金粉末进行球磨后置于气氛炉中，通入包括氢气和含碳气体的混合气体，并将所述气氛炉的炉温保持在650～950℃之间；

将经过保温后获得的碳化铬复合粉末进行破碎分级。

本发明以镍铬合金为原料，通过球磨过程在金属粉末内部形成大量的位错缺陷，以便于后续过程中碳原子在合金金属的位错中进行扩散，将球磨后的粉末在含碳气氛下进行碳化，通过控制含碳气氛的浓度和加热温度，在镍铬合金中原位生成纳米级的碳化铬硬质相，其优点是避免了复合粉末烧结过程中纳米晶粒长大的问题，适合制备纳米级复合粉末。

具体实施方式

本发明提供了下面四个较佳的实施例：

实施例1：

选择镍铬合金粉末，所述镍铬合金粉末的粒度在75μm以下，然后将镍铬合金粉末进行球磨，球磨时间30分钟以上，将球磨后的粉末至于气氛炉中，炉中通入氢气和含碳气体的混合物，炉温保持在650～950℃之间，保温后获得碳化铬复合粉末，将获得的粉末进行破碎分级，获得成品粉末。所述镍铬合金粉末中铬的重量比为70～80％。所述镍铬合金粉末的粒度为20～45μm。所述含碳气体与氢气的量流比为1∶1.2～5。所述含碳气体是乙炔、甲烷、丙烷、一氧化碳或石油裂解气。所述保温时间为1～3小时。

实施例2：

选取粉末粒径在45μm以下，含铬70％的NiCr合金粉末1kg，球磨30分钟后置于石墨周皿中，置于气氛炉中(炉径为150mm)加热至950℃，然后通入乙炔与氢气的混合气(乙炔与氢气的流量比为1∶4.5)，氢气流量为150ml/min，保温1小时后，冷却，将粉末进行破碎，获得含碳化铬约70wt％的镍铬碳化铬复合粉末，碳化铬晶粒尺寸在30～80纳米。

实施例3：