[发明专利]碳化铬－镍铬雾化粉末的生产方法

说明书

本发明涉及分散在镍铬基体中的碳化铬颗粒雾化粉末的生产方法。

雾化技术是将液体分散成小滴，通常以高速喷射或高速持膜的方式。使用雾化技术已生产出高质量的粉末产品如铝、黄铜、镍合金、钴合金、耐磨钢等等。可将雾化简单地定义成将液体分散成一般小于约150μm的小滴。由水或气体的高压喷射冲击引起的液流分散分别称为水雾化或气体雾化。使用离心力分散液流即为离心雾化；使用真空分散液流即为真空雾化以及使用超声能实现液流的分散称为超声雾化。通过调节雾化过程的各参数，可以得到不同的颗粒大小、颗粒大小分布、颗粒形状、颗粒化学组成和颗粒微结构。

常规的水雾化法和气体雾化法现占雾化金属粉末的大部分。水雾化的粉末形状一般是不规则的，并具有较高的表面氧含量。另一方面，气体雾化的粉末，形状通常更接近球形或圆形，若被惰性气体所雾化，则常具有较低的氧(氧化物)含量。有代表性的雾化装置主要组件包括熔化设备、喷雾室和粉末干燥(对于水雾化而言)设备。金属的熔化按标准方法进行。空气熔化、惰性气体熔化和真空感应熔化、电弧熔化及燃料加热是适宜的方法。

熔融的金属可倒入耐火材料槽中，该槽基本上是一贮池，它将均匀和受控制的熔融金属流提供给耐火材料槽喷嘴。可位于耐火材料槽底部的该喷嘴控制金属流的形状和大小并引导其通过雾化喷嘴系统，在其中通过高速雾化介质金属流被分散成细小的小滴。当液滴沉到雾化槽底部时得到冷却并固化。该雾化槽可用惰性气体清洗以减少或防止粉末的氧化。在气体雾化中，粉末可作为干颗粒收集或在槽底用水冷却。在干颗粒收集时，雾化槽应足够高以确保粉末颗粒在到达收集室底部之前已固化。也可采用使用长的卧式槽的卧式气体雾化的方式。

有各种类型本领域已知的气体喷嘴和水喷嘴来控制雾化过程的参数以生产出所需的粉末产品。

本领域中已公开的典型的通过单孔喷嘴的金属流速可为约10-200磅/分；典型的水流速为30-100加仑/分(水速为230-750英尺/秒、压力为800-3000磅/平方英寸)。典型的气体流速为40-1500标准立方英尺/分(压力为50-1200磅/平方英寸)。气体速度取决于喷嘴的设计，可从60英尺/秒至超声速。金属的熔点与熔融金属雾化时的温度差一般为约75-300℃(135-572°F)。还有其它许多本领域已知的雾化法来生产粉末产品。

美国专利第5126104号公开了一种制备适用于热喷涂的镍-铬-硼-硅合金、钼金属粉末以及Cr₃C₂/NiCr合金的粉末的紧密混合物，它包含将上述两种合金的初始混合物与钼粉碾磨以得到一种碾磨混合物，其中平均颗粒大小为直径少于10微米，形成一种所得碾磨混合物的水浆以及一种可为加氨钼酸盐化合物或聚乙烯醇的粘合剂，然后将碾磨混合物与粘合剂烧结。该紧密混合物与粘合剂可在还原气氛中于约800-950℃的温度下烧结足够的时间以形成烧结的、部分合铸的混合物，其堆积密度大于约1.2克/立方厘米。所得烧结混合物可在惰性载气中被带走，进入等离子体火焰中(其中等离子气体可为氩或氩与氢的混合物)，并在等离子体火焰中滞留足够的时间以基本上熔化烧结混合物的所有粉末颗粒，形成熔融部分的球状颗粒并进一步合铸烧结混合物，然后冷却。

美国专利第3846084号公开了一种用于生产具有独特耐磨损性和摩擦特性的制品或涂料的复合粉末，它基本上由铬基质与至少一种选自Cr₂₃C₈、Cr₇C₃和Cr₃C₂(每一种颗粒含约0.2％(重量)至约5.4％(重量)的碳)的一类碳化物的碳化铬组分。

美国专利第4725508公开了碳化铬(Cr₃C₂)粉末用于热喷淋方法上的用途。许多碳化铬粉要采用先有技术中已知的烧结技术来生产。

虽然人们自从1945年起便知道雾化法，但不了解这种方法可用来生产含大体积分数的碳化铬物相的粉末。

本发明的目的之一是生产一种分散于镍铬基体中的碳化铬颗粒的雾化粉末。

本发明的目的之二是采用廉价原材料以及采用最少过程步骤来生产粉末。

本发明的目的之三是生产分散于镍铬基体中的碳化铬颗粒的雾化粉末，其中铬的量占粉末的55-91％(重量)；镍的量占粉末的5-40％(重量)；碳的量占粉末的1-10％(重量)。