專利名稱：球形熱噴涂粉末的生產方法
技術領域：
本發明涉及球形熱噴涂用粉狀復合材料的生產方法，特別是由金屬和/或金屬碳化物為主要原料的球形熱噴涂粉末的一種生產方法。采用該方法所生產的球形熱噴涂粉末可用于高速氧氣燃料噴涂、等離子噴涂、爆炸噴涂等噴涂，以在基體表面形成具有優越耐磨、耐蝕等性能的致密涂層。
背景技術：
傳統的熱噴涂用復合粉一般采用機械混合法和燒結破碎法生產。機械混合法，其實質是一種混合料，而不能稱之為復合粉，該方法雖然具有工藝方法簡單，生產成本低等特點，但卻存在所得混合粉均勻性差、質量不穩定，其熱噴涂涂層各部分機械性能一致性差， 故目前已很少使用。燒結破碎法是將原料混合后經燒結成合金后再經機械破碎而成。采用此方法生產的噴涂粉雖屬復合粉，但卻存在粉末的形狀不規則、流動性差、很難達到噴涂工藝要求。US5126104 “制取熱噴涂末材料的方法”的專利文獻中，公開了一種采用 Ni-Cr-B-Si合金粉、Mo粉及Cr3C2/NiCr合金粉，經球磨混合成為流汁性料漿，再采用仲鉬酸銨和聚乙烯醇為粘結劑造成團粒，并在80(T95(TC的還原氣氛下恒溫燒結，其燒結物再置于等離子火焰爐中并在等離子體火焰流中保持足夠時間，使燒結物中的所有粉末顆?；救刍?，使之成為球形顆粒，然后再進一步使其金屬化，最后經冷卻而成。采用該方法雖然具有可獲得較理想的粉末形態、粒度，其顯微組織及粉末的硬度、耐磨性也較好等特點， 但存在所需等離子火焰爐非常昂貴、設備投資大，而球化產能卻極低等特點，一般生產率僅 ^g/h，生產成本極高；此外，由于等離子火焰流溫度極高(其溫度截面最典型的溫度區域為 550(Tl700(rC)，WC粉若在該火焰流中加熱則燒損嚴重且易結餅，因而該工藝方法不能用于硬質合金球形噴涂粉末的生產。為了克服上述熱噴涂用復合粉及其生產中存在的缺陷，中國專利《碳化鎢基球形熱噴涂粉末的生產方法》(CN1686644A)采用WC為基體、以Co或Co和Cr為粘結相、已烷作球磨介質、石蠟作造粒粘結劑；并通過濕磨配制料漿、噴霧干燥造粒、篩分干燥造粒、在氫氣保護下燒結，最后對燒結的粉料按要求分級，從而獲得目的物球形熱噴涂粉末。采用此方法生產的熱噴涂粉球形度好，但其采用的噴霧造粒方式在生產小于45微米的熱噴涂粉時，要使用0. 6mm、0. 8mm的小孔徑的噴片，從而造粒的效率很低，更難于生產更細的如粒度為5 30微米的熱噴涂粉；此方法采用的氫氣氣氛的連續式鉬絲燒結爐的爐內溫差大、控溫精度低，致使燒結后的不同石墨舟中甚至同一石墨舟中的熱噴涂粉的燒結致密度相差較大，所以產品的密度一致性不好，從而產品質量的一致性不好。另外，采用此方法生產噴涂粉時使用的濕磨介質已烷是一種有毒物質。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術中存在的缺陷，提供一種球形熱噴涂粉的生產方法，采用無毒的濕磨介質，可生產粒度小于30微米的熱噴涂粉，提高生產效率和產品質量寸。本發明的球形熱噴涂粉的生產方法，依次包括
A.濕磨配制料漿首先按質量百分比計，將質量百分比為55、5%的碳化鎢粉、5 33% 金屬鎳粉或鈷粉或鐵粉，以及(Γ22%的碳化鉻粉加入球磨機，同時加入占原料粉末總質量的15 35%的濕磨介質，以及2 5%的成型劑，濕磨12 40小時，得到混合料漿；
B.離心霧化造粒將A得到的混合料漿送入攪拌槽內，再加入濕磨介質，將料漿稀釋， 攪拌混合均勻后，輸入離心霧化干燥造粒裝置進行干燥造粒，得到球形混合粉料；
C.燒結將由B得到的球形混合粉料裝于石墨舟皿中，再置于脫蠟燒結一體爐中，脫除成型劑，在800 1350°C溫度下真空燒結20 70分鐘后，冷卻至50°C以下出爐； D.破碎將由C所得燒結塊料破碎過篩，得到球形熱噴涂粉末。作為改進，濕磨介質為酒精或去離子水，成型劑為聚乙二醇。離心霧化造粒裝置的霧化盤直徑為100 200mm，轉速為10000 25000rpm，出口溫度80 115°C。脫蠟燒結一體爐為采用氫氣保護下脫除成形劑與真空燒結一體化的爐子。磨篩機轉速4(T50r/min，篩網孔徑75 250 μ m。所述磨篩后還可以進一步進行篩分，以獲得標準或客戶所需粒度范圍的球形熱噴涂粉。本發明的球形熱噴涂粉的生產方法，根據熱噴涂粉末的成份要求配料，并加入造粒粘結劑聚乙二醇(PEG)，濕磨至要求的粒度，再將料漿離心霧化干燥成球形粉末，然后再將球形粉末混合料燒結，最后經破碎、篩分分級處理即得目的物。本發明適用性廣，不僅適用于碳化鎢基熱噴涂粉末，還適用于其它金屬、非金屬及其混合物的熱噴涂粉末的生產。設備投資小，生產過程無毒害，可實現對環境的毒害、污染物質零排放。通過離心霧化設備、脫蠟燒結一體的應用使熱噴涂粉末質量穩定一致，可生產小于30微米的熱噴涂粉。通過調整離心霧化等工藝參數可生產的熱噴涂粉粒度范圍包括廣250微米，生產效率高，其中廣30 微米、15 45微米，2(Γ53微米粒度范圍的熱噴涂粉主要適用于爆炸噴涂和火焰噴涂，如超音速火焰噴涂(HVOF) ；45 105微米，45 180微米、53 250微米粒度范圍的熱噴涂粉主要適用于等離子噴涂。


圖1為本發明制備的熱噴涂粉的典型形貌掃描電鏡照片(Χ500)。
具體實施例方式實施例1 以WC為基材、Co為粘結相的球形熱噴涂粉的生產方法。Α、濕磨配制料漿將符合工業生產國家標準要求純度的WC粉413. 6kg (占原料質量百分比94%)、Co粉26. 4kg (占原料質量百分比6%)置于球磨機中，同時加入79. 2升去離子水作為濕磨介質(占原料粉末質量百分比的18%)和8. 8kg的成型劑聚乙二醇(又稱PEG， 占原料粉末質量百分比的2. 0%)，濕磨1 制成混合料漿；
B、離心霧化干燥造粒將配制好的料漿送入離心式噴霧干燥裝置的料漿攪拌槽內，攪拌均勻后將料漿噴入干燥室內進行干燥、造粒。離心霧化造粒裝置的霧化盤直徑為120mm， 轉速為llOOOrpm，出口溫度90°C，攪拌槽的攪拌棒轉速180轉/分；
C、燒結將由B得到的球形混合粉料裝于石墨舟皿中，再置于脫蠟燒結一體爐中，以氫氣保護脫除成型劑，并在1320°C溫度下真空燒結60分鐘后，冷卻至50°C以下出爐；
D、破碎將由C所得燒結塊料裝入磨篩機破碎過篩，磨篩機轉速46r/min，篩網孔徑60 目，得到球形熱噴涂粉末；
E、篩分將由C所得粉料過60目(250μπι)和270目(53μπι)的雙層振動篩，即得到 53 250 μ m的WC_6Co的球形熱噴涂粉末。按GB5242檢測，本實施例粉末松裝密度6. 5 7. 2g/cm3，流速9 lls/50g。該噴涂粉主要用作為火焰噴等離子熱噴涂耐磨涂層的噴涂材料。實施例2 以WC為基材、Ni為粘結相的球形熱噴涂粉的生產方法。A、濕磨配制料漿將符合工業生產國家標準要求純度的WC粉四5. 68kg (占原料質量百分比6. 27%)、Ni粉144. 32kg (占原料質量百分比32. 8%)置于球磨機中，同時加入 149. 6升酒精(占原料質量百分比34. 0%)和22kg的成型劑聚乙二醇(占原料質量百分比 5%)，濕磨40h制成混合料漿；
B、離心霧化干燥造粒將配制好的料漿送入離心式噴霧干燥裝置的料漿攪拌槽內，攪拌均勻后將料漿噴入干燥室內進行干燥、造粒。離心霧化造粒裝置的霧化盤直徑為120mm， 轉速為17000rpm，出口溫度100°C，攪拌槽的攪拌棒轉速180轉/分；
C、燒結將由B得到的球形混合粉料裝于石墨舟皿中，再置于脫蠟燒結一體爐中，以氫氣保護脫除成型劑，并在1190°C溫度下真空燒結35分鐘后，冷卻至50°C以下出爐；
D、破碎將由C所得燒結塊料裝入磨篩機破碎過篩，磨篩機轉速46r/min，篩網孔徑100 目，得到150 μ m球形熱噴涂粉末；
E、篩分將由D所得粉料過230目單層振動篩，即得63μ m的目的熱噴涂粉末。按GB5242檢測本實施例粉末松裝密度2. 5 4. 2g/cm3，流速14. 5 17. 5s/50g。 該噴涂粉主要用作為火焰熱噴涂耐腐耐磨涂層的噴涂材料。實施例3 以WC為基材、Fe為粘結相的球形熱噴涂粉的生產方法。A、濕磨配制料漿將符合工業生產國家標準要求純度的WC粉3%kg (占原料質量百分比90%)、狗粉441^ (占原料質量百分比10%)置于球磨機中，同時加入132升去離子水 (占原料質量百分比30%)和13. 2kg的成型劑聚乙二醇(占原料質量百分比3%)，濕磨21h制成混合料漿；
B、離心霧化干燥造粒將配制好的料漿送入離心式噴霧干燥裝置的料漿攪拌槽內，攪拌均勻后將料漿噴入干燥室內進行干燥、造粒。離心霧化造粒裝置的霧化盤直徑為200mm， 轉速為lOOOOrpm，出口溫度90°C，攪拌槽的攪拌棒轉速180轉/分；
C、燒結將由B得到的球形混合粉料裝于石墨舟皿中，再置于脫蠟燒結一體爐中，以氫氣保護脫除成型劑，并在1150°C溫度下真空燒結40分鐘后，冷卻至50°C以下出爐；
D、破碎將由C所得燒結塊料裝入磨篩機破碎過篩，磨篩機轉速46r/min，篩網孔徑60 目，得到250 μ m的球形熱噴涂粉末。按GB5242檢測本實施例粉末松裝密度4. 5 6. 5g/cm3，流速12 15. 5s/50g。該噴涂粉主要用作為等離子噴涂耐磨涂層的噴涂材料，與鋼鐵基體的結合性好。
實施例4 以WC為基材、Co為粘結相，另加部分Cr3C2粉的球形熱噴涂粉的生產方法。A、濕磨配制料漿將符合工業生產國家標準要求純度的WC粉375. 6kg (原料質量百分比85. 36%)、Co粉44kg (原料質量百分比10%)和Cr3C2粉20. 4 kg (原料質量百分比 4. 64%)置于球磨機中，同時加入96. 8升去離子水作為濕磨介質(原料粉末質量百分比的 22%)和13. 6kg的成型劑聚乙二醇(又稱PEG，占原料粉末質量百分比的3. 09%)，濕磨24h制成混合料漿；
B、離心霧化干燥造粒將配制好的料漿送入離心式噴霧干燥裝置的料漿攪拌槽內，攪拌均勻后將料漿噴入干燥室內進行干燥、造粒。離心霧化造粒裝置的霧化盤直徑為160mm， 轉速為20000rpm，出口溫度100°C，攪拌槽的攪拌棒轉速180轉/分；
C、燒結將由B得到的球形混合粉料裝于石墨舟皿中，再置于脫蠟燒結一體爐中，以氫氣保護脫除成型劑，并在1260°C溫度下真空燒結50分鐘后，冷卻至50°C以下出爐；
D、破碎將由C所得燒結塊料裝入磨篩機破碎過篩，磨篩機轉速46r/min，篩網孔徑140 目，得到球形熱噴涂粉末；
E、篩分將由D所得的熱噴涂粉篩分，過325目和800目雙層振動篩，即得到15 45 μ m的WC-10Co-4Cr熱噴涂粉末。按GB5242檢測本實施例粉末松裝密度4. 5 5. 5g/cm3,流速11. 5 14s/50g。該噴涂粉主要用作為火焰噴涂耐腐耐磨涂層的噴涂材料。實施例5 以WC為基材、Ni為粘結相，另加部分Cr3C2粉的球形熱噴涂粉的生產方法。A、濕磨配制料漿將符合工業生產國家標準要求純度的WC粉M3. 3kg (原料質量百分比55. 3%)、Ni粉IlOkg (原料質量百分比25%)和Cr3C2粉86. 7 kg (原料質量百分比 19. 7%)置于球磨機中，同時加入140. 8升工業酒精作為濕磨介質(原料粉末質量百分比的 32%)和22kg的成型劑聚乙二醇(原料粉末質量百分比的5%)，濕磨3 制成混合料漿；
B、離心霧化干燥造粒將配制好的料漿送入離心式噴霧干燥裝置的料漿攪拌槽內，攪拌均勻后將料漿噴入干燥室內進行干燥、造粒。離心霧化造粒裝置的霧化盤直徑為200mm， 轉速為25000rpm，出口溫度105°C，攪拌槽的攪拌棒轉速180轉/分；
C、燒結將由B得到的球形混合粉料裝于石墨舟皿中，再置于脫蠟燒結一體爐中，以氫氣保護脫除成型劑，并在1160°C溫度下真空燒結40分鐘后，冷卻至50°C以下出爐；
D、破碎將由C所得燒結塊料裝入磨篩機破碎過篩，磨篩機轉速46r/min，篩網孔徑230 目，得到球形熱噴涂粉末；
E、篩分將由D所得的熱噴涂粉篩分，過500目振動篩，即得到5 25μπι的 WC-25Ni-17Cr熱噴涂粉末。按GB5242檢測本實施例粉末松裝密度3. 5 4. 2g/cm3,流速14. 2 17. 5s/50g。 該噴涂粉主要用作為火焰噴涂耐腐涂層的噴涂材料。實施例6 為以WC為基材，以!^e為粘結相，另加部分Cr3C2粉的球形熱噴涂粉的生產方法。A、濕磨配制料漿將符合工業生產國家標準要求純度的WC粉321. 2kg (占原料質量百分比73%)、Fe粉74. 8kg (占原料質量百分比17%)和Cr3C2粉44公斤(占原料質量百分比10%)置于球磨機中，同時加入138. 6升酒精(占原料質量百分比31. 5%)和17. 6kg的聚乙二醇(原料質量百分比4%)，濕磨3 制成混合料漿；
B、離心霧化干燥造粒將配制好的料漿送入離心式噴霧干燥裝置的料漿攪拌槽內，攪拌均勻后將料漿噴入干燥室內進行干燥、造粒。離心霧化造粒裝置的霧化盤直徑為120m，轉速為14000rpm，出口溫度95°C，攪拌槽的攪拌棒轉速180轉/分；
C、燒結將由B得到的球形混合粉料裝于石墨舟皿中，再置于脫蠟燒結一體爐中，以氫氣保護脫除成型劑，并在1150°C溫度下真空燒結50分鐘后，冷卻至50°C以下出爐；
D、破碎將由C所得燒結塊料裝入磨篩機破碎過篩，磨篩機轉速46r/min，篩網孔徑 105 μ m，得到球形熱噴涂粉末；
E、篩分將由D所得粉料再過200目振動篩，即得75μ m的目的熱噴涂粉末。按GB5242檢測本實施例粉末松裝密度3. 5^5. 5g/cm3,流速13 16s/50g。該噴涂粉主要用作為等離子噴涂耐磨耐腐涂層的噴涂材料，與鋼鐵基體的結合性好。當前的實施例是舉例說明，而不是限定性的，并且不受到這里所給出的細節的限制，權利要求書的范圍之內和等效條件下均應受到保護。
權利要求
1.一種球形熱噴涂粉末的生產方法，依次包括A.濕磨配制料漿首先按質量百分比計，將質量百分比為55、5%的碳化鎢粉、5 33% 金屬鎳粉或鈷粉或鐵粉，以及(Γ22%的碳化鉻粉加入球磨機，同時加入占原料粉末總質量的15 35%的濕磨介質，以及2 5%的成型劑，濕磨12 40小時，得到混合料漿；B.離心霧化造粒將A得到的混合料漿送入攪拌槽內，再加入濕磨介質，將料漿稀釋， 攪拌混合均勻后，輸入離心霧化干燥造粒裝置進行干燥造粒，得到球形混合粉料；C.燒結將由B得到的球形混合粉料裝于石墨舟皿中，再置于脫蠟燒結一體爐中，脫除成型劑，在800 1350°C溫度下真空燒結20 70分鐘后，冷卻至50°C以下出爐；D.破碎將由C所得燒結塊料破碎過篩，得到球形熱噴涂粉末。
2.如權利要求1所述的球形熱噴涂粉末的生產方法，其特征在于所述濕磨介質為酒精或去離子水，所述成型劑為聚乙二醇。
3.如權利要求1所述的球形熱噴涂粉末的生產方法，其特征在于所述離心霧化造粒裝置的霧化盤直徑為100 200mm，轉速為10000 25000r. p. m，出口溫度80 115°C。
4.如權利要求1所述的球形熱噴涂粉末的生產方法，其特征在于所述脫蠟燒結一體爐為采用氫氣保護下脫除成形劑與真空燒結一體化的爐子。
5.如權利要求1所述的球形熱噴涂粉末的生產方法，其特征在于所述磨篩機轉速 20 65r/min，蹄網孔徑75 250 μ m。
6.如權利要求1所述的球形熱噴涂粉末的生產方法，其特征在于所述磨篩后進行篩分，以獲得標準或客戶所需粒度范圍的球形熱噴涂粉。
全文摘要
本發明公開了一種球形熱噴涂粉的生產方法，依次包括A.首先按質量百分比計，將55~95%的碳化鎢粉、5~33%金屬鎳粉或鈷粉或鐵粉，以及0~22%的碳化鉻粉加入球磨機，同時加入占原料粉末總質量的15~35%的濕磨介質，以及2~5%的成型劑，濕磨12～40小時，得到混合料漿；B.離心霧化造粒，得到球形混合粉料；C．將球形混合粉料置于脫蠟燒結一體爐中，脫除成型劑并在800～1350℃溫度下真空燒結20～70分鐘后，冷卻至50℃以下出爐；D.將由C所得燒結塊料破碎過篩，得到球形熱噴涂粉末；本發明適用性廣，不僅適用于碳化鎢基球形熱噴涂粉末，還適用于其它金屬、非金屬及其混合物的熱噴涂粉末的生產；生產過程無毒害，質量穩定一致，可生產小于30微米的熱噴涂粉。
文檔編號B22F9/08GK102350503SQ201110321680
公開日2012年2月15日 申請日期2011年10月21日 優先權日2011年10月21日
發明者喻瑋強, 張重彥, 江丙武, 趙東, 鄒德良, 陽進 申請人:株洲硬質合金集團有限公司