[發(fā)明專利]制備含氮化鉻的噴涂粉末的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480005501.7
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN104936727B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設計）人: B.格里斯;B.布呂寧
• 申請（專利權）人: 世特科表面技術及陶瓷粉末股份有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C29/16;C22C32/00;C23C4/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周鐵;石克虎

本發(fā)明涉及制備含氮化鉻的燒結的噴涂粉末的方法，其包括以下步驟：a)制備粉末混合物(A)，其包含i)粉末(B)，其包含一種或者多種選自Cr、CrN和Cr₂N的成分，和ii)粉末(C)，其包含一種或者多種選自鎳、鈷、鎳合金、鈷合金和鐵合金的成分，b)在含有氮氣的氣體氣氛中固相燒結粉末混合物(A)，并且形成或者富集或者穩(wěn)定CrN。

本發(fā)明涉及制備含氮化鉻的燒結的噴涂粉末的方法。這種燒結的噴涂粉末可以通過熱噴涂用于涂敷磨損部件、結構部件或者工具。特別地，借助本發(fā)明方法制備的噴涂粉末可以用于受強烈應力的摩擦副中的磨損部件、結構部件和工具的表面涂敷，當該摩擦副傾向于摩擦焊接或者微型焊接(Mikroverschweiβung)時，例如在內燃發(fā)動機、活塞式壓氣機或者活塞式發(fā)動機或者活塞桿中。

磨損對于使用壽命通常是決定性的。因此，摩擦學系統(tǒng)內的優(yōu)化對于使用者而言起直接提高使用壽命和因此降低成本的作用。相應的部件配備有涂層，以改善摩擦學性能和磨損性能。類似于實心(Massiv)材料，涂層的特征在于多種和可憑經(jīng)驗確定的性能。其中例如包括硬度、耐磨性和各種介質中的腐蝕性能。然而在多種應用情況中，面對第二摩擦配合件的涂層的摩擦性能是特別重要的。這例如是在鋼或者鑄鐵的導套中運動的經(jīng)涂敷的活塞桿。例如在經(jīng)涂敷的活塞環(huán)在例如灰口鑄鐵或者AlSi合金的套筒中運動的內燃發(fā)動機中，摩擦副“涂層/摩擦配合件”的性能是極重要的。特別在此類應用中，CrN被證明是特別合適的。因此，由CrN構成或者含有其的涂層很大程度地經(jīng)由PVD(物理氣相沉積)施涂到內燃發(fā)動機、活塞式壓縮機和類似的活塞式發(fā)動機的活塞環(huán)上，而且也施涂到擠出機螺桿和類似部件上。這種層在最小磨損的同時允許高的運行功率，并且在此期間廣泛地安置于機動車領域中。然而缺點是對于設備技術的高的資本需求，這僅對于大的件數(shù)和小尺寸的部件是經(jīng)濟的。對于較大尺寸的部件或者較厚的層而言，迄今還不能夠借助PVD經(jīng)濟地施涂CrN。此外，在PVD層中隨著增大的層厚度產(chǎn)生應力，其原因在于基材和層材料的不同的熱膨脹系數(shù)。這樣的應力導致裂紋形成直至層脫落。其結果是對于多種應用，在受強烈應力的摩擦副中由于過小的層厚度不是足夠耐磨損(Verschleiβreserven)的。借助PVD制備的涂層具有低于10μm的低的粗糙度，這對于摩擦副是非常有利的。作為對于PVD的替代品，熱噴涂是合適的。熱噴涂粉末用于在基材上制備涂層。在此，將粉狀顆粒引入到指向應涂敷的(通常金屬的)基材的燃燒火焰或者等離子體火焰中。在此，該顆粒在火焰中完全或者部分地熔化，撞擊到基材上，在那里凝固，并且以凝固的“薄片冷激金屬(Splats)”的形式形成涂層。通過熱噴涂制備的涂層可以具有最大若干100μm的層厚度，并且通常由一種或者多種通常陶瓷和/或金屬的組分構成。在此，該金屬組分能夠通過塑性流動減少熱誘導的層固有應力，而陶瓷硬質相調節(jié)該層的必需的磨損性能。此外，經(jīng)熱噴涂的層通常具有多孔性，這對于減少應力是有利的。

在大規(guī)模工業(yè)上，用基于碳化鉬或者碳化鉻的熱噴涂粉末與金屬和合金，例如鎳、鉬、鎳鉻的組合來熱涂敷(“熱噴涂”)具有摩擦學調節(jié)的摩擦副，尤其活塞環(huán)和活塞桿的磨損表面。以此可以制備最大若干100μm厚度的層。這種層和所使用的噴涂粉末各自由至少一種金屬組分(例如NiCrBSi合金、鉬)和調整活塞環(huán)的磨損的硬質載體(例如碳化鉻和/或碳化鉬)構成。

然而該硬質載體的固有硬度不允許過高，因為否則切削圓柱體表面(Laufbahn)。因此不使用具有高的固有硬度的硬質材料，例如碳化鈦或者碳化鎢。通常使用具有固有硬度小于2000HV的碳化物，例如Cr-碳化物或者Mo-碳化物作為硬質載體。后者具有1900HV的固有硬度(Mo₂C)。優(yōu)選地，硬質載體的顆粒尺寸是盡可能小的，由此其拋光和不切削圓柱體表面。這還可能是指額外存在的氧化物，例如氧化鉻或者氧化鋁。

可以以多種方式制備具有硬質載體的熱噴涂粉末。