[發明專利]采用鐵基合金粉末的熱噴涂應用

無效

• 申請號: 201380023676.6
• 申請日: 2013-03-08
• 公開（公告）號: CN104302426A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 小丹尼斯·B·克里斯托夫森;吉勒斯·埃斯佩蘭斯;杰里米·科思
• 申請（專利權）人: 費德羅-莫格爾公司
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115;B22F5/02;B22F9/08;C22C33/02
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

相關申請的交叉引用

本申請要求于2012年3月9日提交的序列號為No.61/608,853的臨時申請的權益，其通過引用整體合并于此。

技術領域

本發明大致涉及耐磨的熱噴涂粉末，形成其的方法以及其應用。

背景技術

熱噴涂技術被用于在汽車發動機部件(如活塞和活塞環)上應用耐磨涂層。該涂層可在活塞沿氣缸滑動時保護活塞環的表面避免磨損。該涂層還可以減少由于暴露于發動機的燃燒室中的極端溫度和污染物中而造成的活塞的腐蝕和氧化。這種耐磨涂層已知由各種陶瓷材料，鉻基粉末，以及鉬基粉末形成。熱噴涂技術的實例包括燃燒，放電，冷噴涂，以及激光。

發明內容

本發明的一個方面提供一種用在熱噴涂技術中的粉末金屬材料，包括：3.0-7.0重量％的碳，10.0-25.0重量％的鉻，1.0-5.0重量％的鎢，3.5-7.0重量％的釩，1.0-5.0重量％的鉬，不超過0.5重量％的氧，以及至少40.0重量％的鐵，基于粉末金屬材料的總重量。

本發明的另一個方面提供形成用在熱噴涂技術中的粉末金屬材料的方法，包括以下步驟：提供熔化的鐵基合金，包括3.0-7.0重量％的碳，10.0-25.0重量％的鉻，1.0-5.0重量％的鎢，3.5-7.0重量％的釩，1.0-5.0重量％的鉬，不超過0.5重量％的氧，以及至少40.0重量％的鐵，基于熔化的鐵基合金的總重量；以及霧化該熔化的鐵基合金以提供該鐵基合金的水霧化液滴。

本發明的另一個方面提供耐磨部件，包括：熱噴涂的粉末金屬材料，其中，該熱噴涂的粉末金屬材料包括3.0-7.0重量％的碳，10.0-25.0重量％的鉻，1.0-5.0重量％的鎢，3.5-7.0重量％的釩，1.0-5.0重量％的鉬，不超過0.5重量％的氧，以及至少40.0重量％的鐵，基于該熱噴涂的粉末金屬材料的總重量。

本發明的另一個方面提供形成耐磨部件的方法，包括以下步驟：噴涂粉末金屬材料，其中，該粉末金屬材料包括3.0-7.0重量％的碳，10.0-25.0重量％的鉻，1.0-5.0重量％的鎢，3.5-7.0重量％的釩，1.0-5.0重量％的鉬，不超過0.5重量％的氧，以及至少40.0重量％的鐵，基于粉末金屬材料的總重量。

與熱噴涂技術中使用的其它材料相比，該熱噴涂粉末成本低廉地提供優異的耐磨性能。該熱噴涂粉末還具有較低的熔點，因此在熱噴涂技術中節約能源地僅需要較低的溫度。該熱噴涂粉末也可以被應用到金屬本體(如活塞或活塞環)上而不會對本體造成損害。此外，與熱噴涂技術中使用的其它鐵基材料相比，該熱噴涂粉末在熱噴涂技術中可以提供改善的抗氧化性能。

附圖說明

結合附圖參考以下詳細描述，本發明的其他優點將更為容易領會和理解，其中：

圖1示出了根據本發明的一個實施例的高速氧燃料噴涂(HVOF)腔室槍將熱噴涂粉末噴涂到活塞的外表面上；

圖2示出了根據本發明的另一個實施例的HVOF腔室槍將熱噴涂粉末噴涂到活塞環的外表面上；

圖3是沿著圖2的活塞環的線3的截面圖；

圖4示出了根據本發明的另一個實施例的HVOF腔室槍噴涂熱噴涂粉末以形成噴涂形成部分；以及

圖5是用于形成熱噴涂粉末的示例性過程的示意圖。

具體實施方式

本發明的一個方面提供一種用在熱噴涂技術(也稱為熱噴涂工藝或應用)中的耐磨的粉末金屬材料。該粉末金屬材料(也稱為熱噴涂粉末20)通過霧化熔化的鐵基合金形成，該鐵基合金包括碳(C)，鉻(Cr)，鎢(W)，釩(V)，鉬(Mo)，以及鐵(Fe)。該熱噴涂粉末20是鐵基合金，且任選地包括其它組分，如鈷(Co)，鈮(Nb)，鈦(Ti)，錳(Mn)，硫(S)，硅(Si)，磷(P)，鋯(Zr)，以及鉭(Ta)。

與其他熱噴涂材料相比，該熱噴涂粉末20包括含量足以成本低廉地提供優異的耐磨性能的鉻，鎢，釩和鉬。這些元素的含量足以形成金屬碳化物。在一個實施例中，該熱噴涂粉末20包括10.0至25.0重量％的鉻，優選11.0-15.0重量％的鉻，以及最優選13.0重量％的鉻；1.0-5.0重量％的鎢，優選1.5-3.5重量％的鎢，以及最優選2.5重量％的鎢；3.5-7.0重量％的釩，優選4.0-6.5重量％的釩，以及最優選6.0％重量％的釩；1.0-5.0重量％的鉬，優選1.0-3.0重量％的鉬，以及最優選1.5重量％的鉬。