[发明专利]镍基热喷涂粉末和涂层及其制备方法

说明书

相关申请

本申请要求2010年2月1日提交的美国临时申请序列号No.61/300,381的优先权，通过引用以其全文并入本文。

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背景技术

通常将热喷涂工艺称为使用热将熔化或半熔化的材料沉积到基材上以保护基材免受磨损和腐蚀的工艺。在热喷涂工艺中例如以粉末形式供应待沉积的材料。这样的粉末包括小颗粒例如100目美国标准筛号（149微米）和约2微米之间。

热喷涂工艺通常包括三个不同的步骤：第一步是将材料熔化，第二步使材料雾化，并且第三步是将材料沉积到基材上。例如，电弧喷涂工艺使用电弧将材料熔化并且使用压缩气体将材料雾化并沉积到基材上。

可使用称之为表面硬化合金的材料用于例如通过热喷涂制备的涂层。通常，合金涂层用于表面硬化以提供耐磨性，特别是在需要所需的表面光洁度的地方。然而，设计在提高的温度下操作并且提供腐蚀和磨损性质的很多涂层经常由于差的涂层密度而失效，这导致达到基材并且造成剥落的腐蚀性产物。例如，设计用于磨损保护的复合物涂层经常由于基体冲蚀而失效，导致复合物硬质相的损耗。因此，存在对热喷涂涂层中使用的改进材料的需求。

概述

一些实施方案所提供的包括使用完全合金化的粉末通过热喷涂工艺在基材上形成耐磨损和耐腐蚀的涂层来涂覆基材的方法和目前描述的方法所得的涂层。

一个实施方案提供了一种涂层，其包含：包含合金的含粉末组合物，该合金包含含有镍的固溶体相和含有至少一种过渡金属元素和至少一种非金属元素的第一组分相。

替代性的实施方案提供了含粉末组合物，其包含由式：(Ni_xCr_y)_a(M_bN_c)表示的合金，其中：M表示第一组分相中的过渡金属元素；N表示第一组分相中的非金属元素；a、b和c每个均大于0并且独立地表示重量百分比；并且x和y每个大于0并且独立地表示含有Ni的固溶体相的重量百分比。在一些实施方案中，a为约85-95，b为约0.1-10，c为约5-10，并且x和y的比值为0.5-1.9。

一个实施方案提供了形成涂层的方法，该方法包括：提供基材；并且在基材上布置涂层，该涂层包含：包含合金的含粉末组合物，该合金包含含有镍的固溶体相和含有至少一种过渡金属元素和至少一种非金属元素的第一组分相。

另一个实施方案提供了形成涂层的方法，其包括：提供包含镍、至少一种不是镍的过渡金属元素和至少一种非金属元素的混合物；使混合物形成含粉末组合物，其中该组合物包含合金，该合金包含含有镍的固溶体相和含有过渡金属元素和非金属元素的第一组分相；以及将含粉末组合物布置到基材上以形成涂层。

替代性的实施方案提供了形成涂层的方法，该方法包括：在基材上沉积涂层，该涂层包含：包含合金的含粉末组合物，该合金由式：(Ni_xCr_y)_a(M_bN_c)表示，其中：M表示第一组分相中的过渡金属元素；N表示第一组分相中的非金属元素；a、b和c独立地表示重量百分比；并且x和y每个独立地表示含有镍的固溶体相的重量百分比；并且（i）a为约85-约95，（ii）b为约0.1-约10，（iii）c为约5-约10，并且（iv）x和y的比值为约0.5-约1.9。

附图说明

图1显示了高速氧燃料（HVOF）工艺的示意图。

图2显示了电弧丝热喷涂工艺的示意图。

图3显示了等离子热喷涂工艺的示意图。

图4显示了根据一个实施方案的涂层横截面的SEM显微照片。

具体实施方式