[發(fā)明專利]高球形度Cr基合金-TiB2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010548329.7
• 申請(qǐng)日: 2020-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN111575573B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳姚莎;王麗榮;張寧;張堃;石澎;陳慧挺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): C22C30/00
• 分類號(hào): C22C30/00;C22C29/14;C22C32/00;C22C1/05;C22C1/10;B22F9/14;B22F9/08;B22F1/12
• 代理公司: 中山市捷凱專利商標(biāo)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 44327
• 代理人: 楊連華

本發(fā)明公開了一種高球形度Cr基合金?TiB₂微納米粉體及其制備方法。高球形度Cr基合金?TiB₂微納米粉體，包括納米級(jí)TiB₂粉末和Cr基合金粉末，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述納米級(jí)TiB₂粉末和所述Cr基合金粉末占微納米粉體總質(zhì)量的百分比分別為：納米級(jí)TiB₂粉末20％～80％；Cr基合金粉末20％～80％。本發(fā)明的高球形度Cr基合金?TiB₂微納米粉體，微粒近似球狀，流動(dòng)性高，粒徑差距小、復(fù)合效果好，過篩分級(jí)后可直接用于噴涂/增材制造；通過Cr基合金粉末中的Cr增強(qiáng)粉體結(jié)合后的涂層的耐磨性能，通過Cr基合金粉末中的其他元素來增強(qiáng)涂層內(nèi)原子間的結(jié)合強(qiáng)度和致密度，改善并提高納米防護(hù)涂層的抗高溫腐蝕和抗沖蝕磨損能力，解決現(xiàn)有粉體材料粒徑分布差距大、流動(dòng)性差及結(jié)合強(qiáng)度差的問題。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及表面涂層材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高球形度Cr 基合金-TiB₂微納米粉體及其制備方法。

【背景技術(shù)】

粉體材料是熱噴涂表面技術(shù)和增材制造(3D打印)技術(shù)的關(guān)鍵和核心技術(shù)之一，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中眾多產(chǎn)品的必要原料。特別是金屬粉體材料，它們的流動(dòng)性和表面狀態(tài)決定了3D打印或增材制造技術(shù)產(chǎn)品的最終性能。粉體材料的制造加工工藝流程各異，但物料的破碎是許多行業(yè)(包括冶金、礦山等)產(chǎn)品生產(chǎn)中不可缺少的工藝過程。在破碎過程中，破碎機(jī)長(zhǎng)期承受滑動(dòng)摩擦力和支反力的作用，產(chǎn)生磨粒磨損和疲勞磨損，導(dǎo)致兩輥間隙變大，造成出料粒度不均勻的后果，嚴(yán)重影響生產(chǎn)質(zhì)量。同時(shí)，關(guān)鍵零部件的壽命短，導(dǎo)致有效生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率低，有些領(lǐng)域還產(chǎn)生原料的報(bào)廢。因此，為保證生產(chǎn)，需要定期修復(fù)破碎機(jī)的磨損輥面，恢復(fù)其尺寸精度，延長(zhǎng)其使用壽命；而對(duì)新輥而言，則要提高輥面的耐磨耐蝕性能，延長(zhǎng)其首次使用壽命。目前，市場(chǎng)主要采用熱噴涂制備WC-Co等金屬陶瓷超硬涂層來對(duì)破碎機(jī)關(guān)鍵零部件進(jìn)行強(qiáng)化。實(shí)際應(yīng)用表明，采用硬質(zhì)涂層強(qiáng)化可提高破碎機(jī)的使用壽命，但效果仍有很大的改善空間，主要影響因素就是噴涂用粉末材料的自身缺陷。目前市面上提供的WC-Co 系列等噴涂用金屬陶瓷粉末材料大多為氣霧化粉，粒徑分布差距大、流動(dòng)性一般且氧化較為嚴(yán)重，導(dǎo)致熱噴涂涂層容易出現(xiàn)粉末利用率低 (30～50％)、致密度不高、結(jié)合強(qiáng)度差(以機(jī)械咬合為主)等缺陷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響涂層的性能和使用壽命。

等離子霧化/氣霧化技術(shù)則可有效控制粉體材料的球形度和表面形貌以及表面成分(含氧量等)，可望有效解決上述系統(tǒng)問題。這種結(jié)合等離子霧化/氣霧化制粉、激光再制造技術(shù)和超音速火焰噴涂系統(tǒng)制備的超硬涂層具有高強(qiáng)度(以冶金結(jié)合為主)、致密度好、粉末利用率高及成本相對(duì)低廉等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛提升冶金、礦山、制造等行業(yè)的技術(shù)水平；而等離子霧化制粉也為高性能金屬3D打印(增材制造)產(chǎn)品提供了技術(shù)保障，具有重大的工程與科學(xué)意義和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

另外，傳統(tǒng)的粗晶涂層在兼顧硬度和斷裂韌性方面存在著難以克服的矛盾——涂層的硬度提高往往意味著斷裂韌性的降低，從而造成涂層脆性增加、結(jié)合強(qiáng)度下降，在隨后的使用過程中易發(fā)生硬質(zhì)相脫落和涂層開裂等現(xiàn)象，嚴(yán)重降低其使用性能。納米涂層的出現(xiàn)則有望很好地解決這一矛盾。只要噴涂工藝參數(shù)設(shè)置合理，制備的納米涂層比粗晶涂層具有更加優(yōu)異的綜合性能，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)部門，如航空航天業(yè)、電站鍋爐管道以及各種油氣管道等，在實(shí)際生產(chǎn)中具有十分誘人的前景。作為材料表面技術(shù)的重要分支，熱噴涂用于制備納米涂層是一種有效和具有很大發(fā)展?jié)摿Φ姆椒ā？梢灶A(yù)見，在未來的新興科技產(chǎn)業(yè)中，熱噴涂納米涂層將占據(jù)越來越重要的地位。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于提供一種高球形度Cr基合金-TiB₂微納米粉體，用于熱噴涂/增材制造的方式制備具有納米防護(hù)涂層的零部件，解決現(xiàn)有的粉體材料粒徑分布差距大、流動(dòng)性差以及結(jié)合強(qiáng)度差的問題，改善并提高納米防護(hù)涂層的抗高溫腐蝕和抗沖蝕磨損能力。