[發明專利]一種碳化鈦基金屬陶瓷熱噴涂粉末及制備方法

在審

• 申請號: 202010219342.8
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111455253A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 黃建華;顏焰
• 申請（專利權）人: 成都美奢銳新材料有限公司
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/05;C22C1/10;B22F1/00;B22F3/10;B22F9/04;C23C24/10
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發明提供了一種碳化鈦基金屬陶瓷熱噴涂粉末及制備方法，解決了現有技術中制備出來碳化鈦基金屬陶瓷粉末具有成分均勻性差，粉末致密度低，金屬包覆不均勻和球形度差的技術問題。其制備包括下述重量百分比的主料：TiC20%?40%；TiN 20%?30%；WC 10%?20%；Mo₂C 2%?6%；Co10%?30%；Ni 10%?30%；各主料的重量百分比之和為100%。本發明制得的碳化鈦基金屬陶瓷熱噴涂粉末成分均勻性好，粉末致密度高，且金屬包覆均勻、球形度高、流動性好；且應用慢速燒結法能夠實現大批量連續生產。

技術領域

本發明涉及一種熱噴涂粉末，具體涉及一種碳化鈦基金屬陶瓷熱噴涂粉末。

背景技術

對于熱噴涂粉末而言，其制造工藝種類眾多，并且制造工藝的選取會直接影響熱噴涂粉末的性能，目前對于陶瓷粉末的制備通常采用的方法有熔煉破碎、燒結破碎、噴霧干燥、自蔓延高溫合成溶膠-凝膠法氣相方法等。

噴霧干燥法制備粉末是目前最常用的粉末制備方法，其通過使用粘結劑可以將任何材質的小顆粒粘合起來形成大的球形團聚顆粒，對粉末種類包容性大，但是噴霧干燥并不是一個便宜的制備粉末的方法，同時，利用該工藝進行金屬陶瓷這種熔點差距大的復合粉末的致密化制備更需要長時間的工藝摸索及優化。

通過燒結或熔煉的方法制備出來的金屬陶瓷粉末呈不規則塊狀，這使得他們的流動性變差，為了提高粉末的流動性，就需要對制備出來的粉末進行后續處理，例如在火焰或等離子弧中對粉末進行球化處理，但是粉末通過球化處理后其內部會形成孔隙。

自蔓延高溫合成是一種燃燒反應，反應中放熱反應能維持其自身的化學反應不斷增多，逐步將反應粉末轉化成所需的材料，但反應物通常需要制備呈棒狀，這一過程對于金屬陶瓷復合粉末的制備來說難以實現所制備粉末的均勻化。

此外，以上所述粉末制備方法都需要經歷一段高溫過程，這會大大增大新相產生的幾率和引入雜質的風險。

在需要表面抗腐耐磨的工業生產條件中，往往會采用金屬陶瓷涂層來強化表面，達到應用需求；常采用的金屬陶瓷種類為碳化物基金屬陶瓷，該材料是以TiC、WC、Cr₃C₂等碳化物作為陶瓷相，通過混合一定量的金屬或合金粉末所制備而成的。噴涂用金屬陶瓷粉末需要具有良好的流動性和球形度，較高的松裝密度，一定的機械強度。對于不同的使用條件，則需要調控粉末的形貌、粉末顆粒的成分分布以及物相等。

中國專利CN102363876B、CN10876908B、CN10884892A、CN 108326319 A介紹了熱噴涂用造粒WC-Co系粉末的制備方法，其通過在濕磨、造粒和燒結這一基礎工藝上的不斷改進，制備出了具有較好的球形度，金屬包覆度均勻，粉末粒度也較為均勻的目標產物WC-Co粉末。WC-Co涂層雖具有較高的硬度，可以抵抗使用過程中的微粒磨損或接觸磨損，但是其低的耐腐蝕性和耐氧化性本質極大的限制了其使用范圍。中國專利CN 101451225 A介紹了一種鎳基含Cr₃C₂的耐腐蝕涂層用的噴涂粉末及其制備方法，通過Cr₃C₂的加入可以大幅提高涂層表面的耐酸腐蝕和耐氧化性。該類含Cr₃C₂涂層的硬度和耐磨性通常較低，對于需承受磨損和大載荷的應用工況則無法長時間使用。

TiC基金屬陶瓷材料具有相當優異的硬度和耐磨性，同時還具有良好的化學穩定性，其通常在切削刀具、模具和鉆井等使用工況惡劣的環境下使用，但到目前為止，該材料還未有作為涂層的應用，這是因為TiC與大部分金屬的浸潤性不佳，無法獲得結合良好且致密的涂層與基體之間的界面，另外，由于TiC的熔點很高使得該涂層的熱噴涂制備過程困難。而涂層用粉末性能和形貌直接影響噴涂后涂層的性能。

本申請人發現現有技術至少存在以下技術問題：