[發(fā)明專(zhuān)利]一種等離子弧堆焊用耐高溫腐蝕及磨損鈷基粉末

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710105157.4
• 申請(qǐng)日: 2017-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106825988B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛海濤;劉少奎;李永艷;陳翠欣
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23K35/30
• 分類(lèi)號(hào): B23K35/30;B23K10/02;B23K35/40
• 代理公司: 天津翰林知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

本發(fā)明為一種等離子弧堆焊用耐高溫腐蝕及磨損鈷基粉末。該粉末包含Cr、Mo、Si、Al、Ta、氧化釔、氧化鈰，粉末各組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：Cr：12~14%；Mo：20~24%；Si：2.5~3.2%；Al：3~6%；Ta：1~3%；氧化釔：0.3~0.8%；氧化鈰：0.1~0.2%；余量為Co，原始粉末的粒徑范圍為200?350目。本發(fā)明通過(guò)對(duì)Cr、Mo、Si、Al以及氧化釔、氧化鈰等稀土氧化物進(jìn)行合理的成分配比，在保證鈷基合金強(qiáng)度、耐磨性的同時(shí)又能保持其高的抗氧化、抗硫化能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于表面工程、冶金領(lǐng)域，涉及一種用于等離子弧堆焊鈷基合金粉末，特別是涉及一種等離子弧堆焊用耐高溫腐蝕及磨損涂層鈷基合金粉末。

背景技術(shù)

在能源化工及熱電廠高溫及腐蝕介質(zhì)工況下，零部件表面磨損和腐蝕其的主要形式。目前采用表面工程技術(shù)如表面改性、表面堆焊等技術(shù)在基體表面沉積一層幾微米至幾毫米的涂層，從而賦予基體材料優(yōu)異的耐熱、耐蝕、耐磨和抗高溫氧化等性能。采用熱噴涂、埋弧堆焊、激光熔敷等工藝獲得的涂層存在一些質(zhì)量問(wèn)題，如:涂層中存在致密度低、氣孔、氧化物夾雜等缺陷；焊接熱輸入不易控制，導(dǎo)致涂層成分稀釋率過(guò)大，涂層耐磨耐蝕性能下降；涂層厚度小和基體結(jié)合強(qiáng)度低、制備過(guò)程復(fù)雜、生產(chǎn)效率低等問(wèn)題。采用等離子弧堆焊技術(shù)制造高溫耐磨耐蝕涂層，可以有效的解決上述問(wèn)題，并擁有生產(chǎn)工藝條件易調(diào)節(jié)、操作簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，并有效的降低生產(chǎn)成本。

等離子弧堆焊技術(shù)是表面工程及再制造領(lǐng)域的一個(gè)分支，自上世紀(jì)六十年代人們?cè)谡莆斋@得大功率、長(zhǎng)壽命的等離子體發(fā)生器后，等離子電弧作為一種具有較高能量密度、電弧挺度的新型熱源廣泛地用在表面熔敷領(lǐng)域。等離子弧堆焊采用聯(lián)合弧或轉(zhuǎn)移弧熔化零件表面耐磨損耐腐蝕粉末，對(duì)零件表面進(jìn)行改性，使零件表面獲得優(yōu)異的性能。其具有高效、低稀釋率、自動(dòng)化程度高、堆焊用材料范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外已獲得迅速發(fā)展和廣泛使用。

鈷基合金在高溫腐蝕介質(zhì)工況仍具有優(yōu)異的耐磨、耐腐蝕、抗氧化等性能。特別是其紅硬性好，抗摩擦磨損和腐蝕磨損性能好，可以在惡劣的環(huán)境下使用。常用的鈷基合金粉末為 Co-Cr-W系和Co-Cr-Mo系，堆焊這些合金粉末獲得熔敷層，雖然可以在一定程度上改善基體金屬耐熱、耐磨損能，但其高溫抗腐蝕能仍待提高，在Na2SO4-K2SO4混合鹽900℃保溫 200h后，涂層的發(fā)生嚴(yán)重的硫化其內(nèi)硫化物深度可達(dá)55um并生成大量的氧化物。有研究表明Co-25Cr-10Ni-4Al-5Ta-0.5Y具有很好的耐高溫腐蝕性能，但是其顯微硬度最佳僅為650～700HV_0.5，耐磨損性能不足。堆焊層的耐磨損和耐腐蝕性不足均使涂層的使用持久性能降低，從而使粉末的使用范圍受到了一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有的鈷基合金存在的不足，提供一種等離子弧堆焊用耐高溫腐蝕及磨損鈷基粉末。該粉末通過(guò)在合金粉末中加入Al和稀土元素，并采用機(jī)械合金化方法獲得一種具有良好的高溫耐磨損、耐腐蝕性能且性能穩(wěn)定的等離子弧堆焊用耐高溫腐蝕及磨損鈷基合金粉末。本發(fā)明采用合理的粉末配比和行星式球磨機(jī)機(jī)械合金化方法制得成分混合均勻、粒度適中、活性較高的鈷基合金粉末，較霧化制粉簡(jiǎn)單易行、節(jié)約成本，復(fù)合國(guó)家節(jié)能減排的環(huán)保理念。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種等離子弧堆焊用耐高溫腐蝕及磨損鈷基粉末，包含Cr、Mo、Si、Al、Ta、氧化釔、氧化鈰，粉末各組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：Cr：12～14％；Mo：20～24％；Si：2.5～3.2％；Al：3～6％； Ta：1～3％；氧化釔：0.3～0.8％；氧化鈰：0.1～0.2％；余量為Co，原始粉末的粒徑范圍為200～350 目。

所述的耐高溫腐蝕及磨損鈷基粉末的制備方法，包括以下步驟：

1)配料：將原始粉末按照以上比例進(jìn)行配料，原始粉末為99.99wt％的鈷粉，99.99wt％的鉻粉，99.99wt％鉬粉，99.95wt％硅粉，99.99wt％鋁粉，99.95wt％鉭粉，99.95wt％氧化釔， 99.95wt％氧化鈰；