[发明专利]高球形度Cr基合金-TiB2

说明书

本发明公开了一种高球形度Cr基合金‑TiB₂微纳米粉体及其制备方法。高球形度Cr基合金‑TiB₂微纳米粉体，包括纳米级TiB₂粉末和Cr基合金粉末，按质量百分比计，所述纳米级TiB₂粉末和所述Cr基合金粉末占微纳米粉体总质量的百分比分别为：纳米级TiB₂粉末20％～80％；Cr基合金粉末20％～80％。本发明的高球形度Cr基合金‑TiB₂微纳米粉体，微粒近似球状，流动性高，粒径差距小、复合效果好，过筛分级后可直接用于喷涂/增材制造；通过Cr基合金粉末中的Cr增强粉体结合后的涂层的耐磨性能，通过Cr基合金粉末中的其他元素来增强涂层内原子间的结合强度和致密度，改善并提高纳米防护涂层的抗高温腐蚀和抗冲蚀磨损能力，解决现有粉体材料粒径分布差距大、流动性差及结合强度差的问题。

【技术领域】

本发明涉及表面涂层材料技术领域，具体涉及一种高球形度Cr 基合金-TiB₂微纳米粉体及其制备方法。

【背景技术】

粉体材料是热喷涂表面技术和增材制造(3D打印)技术的关键和核心技术之一，也是国民经济生产中众多产品的必要原料。特别是金属粉体材料，它们的流动性和表面状态决定了3D打印或增材制造技术产品的最终性能。粉体材料的制造加工工艺流程各异，但物料的破碎是许多行业(包括冶金、矿山等)产品生产中不可缺少的工艺过程。在破碎过程中，破碎机长期承受滑动摩擦力和支反力的作用，产生磨粒磨损和疲劳磨损，导致两辊间隙变大，造成出料粒度不均匀的后果，严重影响生产质量。同时，关键零部件的寿命短，导致有效生产周期短，生产效率低，有些领域还产生原料的报废。因此，为保证生产，需要定期修复破碎机的磨损辊面，恢复其尺寸精度，延长其使用寿命；而对新辊而言，则要提高辊面的耐磨耐蚀性能，延长其首次使用寿命。目前，市场主要采用热喷涂制备WC-Co等金属陶瓷超硬涂层来对破碎机关键零部件进行强化。实际应用表明，采用硬质涂层强化可提高破碎机的使用寿命，但效果仍有很大的改善空间，主要影响因素就是喷涂用粉末材料的自身缺陷。目前市面上提供的WC-Co 系列等喷涂用金属陶瓷粉末材料大多为气雾化粉，粒径分布差距大、流动性一般且氧化较为严重，导致热喷涂涂层容易出现粉末利用率低 (30～50％)、致密度不高、结合强度差(以机械咬合为主)等缺陷，严重时会影响涂层的性能和使用寿命。

等离子雾化/气雾化技术则可有效控制粉体材料的球形度和表面形貌以及表面成分(含氧量等)，可望有效解决上述系统问题。这种结合等离子雾化/气雾化制粉、激光再制造技术和超音速火焰喷涂系统制备的超硬涂层具有高强度(以冶金结合为主)、致密度好、粉末利用率高及成本相对低廉等优点，可广泛提升冶金、矿山、制造等行业的技术水平；而等离子雾化制粉也为高性能金属3D打印(增材制造)产品提供了技术保障，具有重大的工程与科学意义和社会经济效益。

另外，传统的粗晶涂层在兼顾硬度和断裂韧性方面存在着难以克服的矛盾——涂层的硬度提高往往意味着断裂韧性的降低，从而造成涂层脆性增加、结合强度下降，在随后的使用过程中易发生硬质相脱落和涂层开裂等现象，严重降低其使用性能。纳米涂层的出现则有望很好地解决这一矛盾。只要喷涂工艺参数设置合理，制备的纳米涂层比粗晶涂层具有更加优异的综合性能，可广泛应用于工业生产部门，如航空航天业、电站锅炉管道以及各种油气管道等，在实际生产中具有十分诱人的前景。作为材料表面技术的重要分支，热喷涂用于制备纳米涂层是一种有效和具有很大发展潜力的方法。可以预见，在未来的新兴科技产业中，热喷涂纳米涂层将占据越来越重要的地位。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种高球形度Cr基合金-TiB₂微纳米粉体，用于热喷涂/增材制造的方式制备具有纳米防护涂层的零部件，解决现有的粉体材料粒径分布差距大、流动性差以及结合强度差的问题，改善并提高纳米防护涂层的抗高温腐蚀和抗冲蚀磨损能力。