專利名稱：一種Mo₂FeB₂基熱噴涂合金粉末的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種Mo2FeB2基熱噴涂合金粉末的制備方法,屬于表面改性技術制備領域，為制備高性能熱噴涂合金粉末提供了一種產品性能穩定，成本低，工藝可控，可實現工業化的新技術。
背景技術：
熱噴涂技術是一種 表面改性技術。由于它的諸多優點，因而廣泛應用于機械電子、化工、航天航空等領域，用來提高零部件的性能和使用壽命。熱噴涂技術包括熱噴涂材料、噴涂設備及噴涂工藝，其中熱噴涂材料是影響涂層性能的關鍵因素。目前，已實現工業化生產的熱噴涂材料包括金屬、合金和陶瓷等，使用形式主要以粉末、絲材、棒材為主，其中粉末的使用量占整體噴涂材料70%以上。熱噴涂粉末主要包括純金屬粉末、合金粉末、氧化物陶瓷粉末、碳化物粉末、金屬陶瓷粉末，而應用于耐磨耐蝕領域的熱噴涂粉末主要為后面的4種。合金中常用的增強相材料包括碳化物、氧化物、氮化物和硼化物。其中硼化物具有高熔點、高硬度、高耐磨性和高抗腐蝕性能，被視為較有發展前景的硬質相材料。Mo2FeB2具有良好的耐磨性、耐腐蝕性和耐高溫性，以及高的導電率，在耐磨和耐蝕等領域中得到了廣泛的應用和發展。非晶材料由于其高的強度和硬度，良好的塑性，優異的電磁性能，因而近年來成為人們研究的熱點。由于非晶相處于亞穩定狀態，故粉末具有較高的能量，在熱噴涂過程中有助于粉末與被噴涂基體表面的粘接，及粉末顆粒之間的潤濕，對提高涂層質量具有重要意義。本發明在傳統的熱噴涂粉制備基礎上并結合Mo2FeB2優異性能，采用FeB、羰基鐵、Mo等作為原料，采用水霧化法制備Mo2FeB2基非晶復相熱噴涂粉末，其優點在于所制備出的熱噴涂粉末純度較高，粉末粒度分布范圍廣，球化率高，流動性好，復相粉末的增強相和粘結相可控，非晶高達50%以上，有益于對后續噴涂工藝的控制，簡化涂層工藝，提高涂層質量。

發明內容
本發明目的在于提供一種Mo2FeB2基熱噴涂合金粉末的制備方法。粉末為復相結構且部分非晶，其中增強相為Mo2FeB2、W2FeB2，粘結相為含Cr、Ni的鐵基體。所制備出的粉末純度高，粒度細小，球化率高，流動性好，非晶含量高達50%以上。適用于耐磨耐蝕涂層的熱噴涂工藝。該技術首先是利用FeB、羰基鐵、Mo、Cr、N1、W作為合金粉末的反應原料，采用真空感應爐熔煉得到母合金，經水霧化后得到非晶復相熱噴涂合金粉末。該技術關鍵在于三元硼化物硬度高，導電率高，具有良好的耐磨性、耐腐蝕性和耐高溫性，且與鋼基體的潤濕性良好，是一種比較有發展前途的硬質相材料。鐵基三元硼化物合金熔點較低，經水霧化后易得到非晶復相合金粉末，非晶粉末對提高熱噴涂涂層質量具有重要意義，其粉末非晶含量高達50%以上，粉末球形度高，粒度分布范圍小，流動性好。能耗低，工藝可控，可實現工業化需求。具體技術工藝如下
(I)合金粉末原料的配備米用硼鐵粉、羰基鐵、Mo、Cr、N1、W作為合金粉末的反應原料，并按照各元素質量百分數為(T8wt%的B，20 50wt%的Mo，0 5wt%的Ni，(Tl0wt%的Cr, 0 5wt%的W, Fe余量的比例進行配料,經球磨機球磨混合均勻。(2)熱噴涂合金粉末的制備先將粉末原料放入真空感應爐中加熱熔融成金屬母合金液，然后經水霧化制得合金粉末，其中霧化水壓為18 30MPa，噴嘴為8 20孔，孔徑為2 5mm，傾角為25 35°之間，母合金液的溫度控制在135(Tl450°C之間。本發明的另一個實施方案是所述的合金粉末中非晶合金粉未的比例為50%以上。本發明的又一個實施方案是所述的的合金粉末為復相結構，包括增強相和基體，所述增強相為Mo2FeB2、W2FeB2,所述的基體為含Cr、Ni的鐵基體。本發明的另一個實施方案是所述的合金粉末中增強相的質量分數為3(Γ80%。本發明提出了 Mo2FeB2基熱噴涂粉末的制備方法，其優點在于1、制備的粉末為復相結構，其中增強相為Mo2FeB2、W2FeB2,基體為含Cr、Ni的鐵基體。具有良好的耐磨和耐蝕性能。2、制備出的粉末部分為非晶結構，其非晶含量高達50%以上。3、制備出的熱噴涂粉末球形度高，粒度分布范圍小，流動性好，雜質含量低。4、制備能耗低，工藝可控，適用于工業化需求。
具體實施例方式實施實例1:成分為'2. 4B-21. 3Mo_L 3Ν -8. lCr_5W_Fe余量，增強相含量為30%的熱噴涂粉末的制備。1、稱取 73. 2g BFe 粉，106. 5g Mo 粉，6. 5g Ni 粉，40. 5g Cr 粉，25g W 粉，248. 3g羰基鐵粉，合計500g。放入滾動球磨機中干混4h。其中球料比為7:1。球磨機轉速為 70rad/mino2、混合后的粉末裝入陶瓷坩堝放入真空感應爐中，加熱至1450°C保溫lh，得到母合金液。然后經水霧化制得非晶合金粉末。其中霧化水壓為23MPa，噴嘴為8孔，孔徑為5mm,傾角為26°。3、所得到的粉末經粒度分析呈正態分布，其平均粒徑為57 μ m,其中小于43 μ m的粉末經XRD分析為非晶粉末，所占比例約為整體粉末51%。
實施實例2 :成分為4. 3B-35. ΙΜο-2. 9Ν -8. lCr-3. 8ff- Fe余量，增強相含量為50%的熱噴涂粉末的制備。1、稱取 131g BFe 粉，175. 5g Mo 粉，14. 5g Ni 粉，40. 5g Cr 粉，19g W 粉，119. 5g羰基鐵粉，合計500g。放入滾動球磨機中干混4h。其中球料比為7:1。球磨機轉速為 70rad/mino2、混合后的粉末裝入陶瓷坩堝放入真空感應爐中，加熱至1420°C保溫lh，得到母合金液。然后經水霧化制得非晶合金粉末。其中霧化水壓為23MPa，噴嘴為12孔，孔徑為3mm,傾角為30°。3、所得到的粉末經粒度分析呈正態分布，其平均粒徑為49 μ m,其中小于43 μ m的粉末經XRD分析為非晶粉末，所占比例約為整體粉末63%。
實施實例3 :成分為6. OB-47. 5Mo-4. 7Ν -2. 4Cr_Fe余量，增強相含量為70%的熱噴涂粉末的制備。1、稱取 182. 9g FeB粉，237. 5g Mo 粉，23. 5g Ni 粉，12gCr 粉，44.1g羰基鐵粉合計500g。放入滾動球磨機中干混4h。其中球料比為7:1。球磨機轉速為70rad/min。
2、混合后的粉末裝入陶瓷坩堝放入真空感應爐中，加熱至1380°C保溫lh，得到母合金液。然后經水霧化制得非晶合金粉末。其中霧化水壓為28MPa，噴嘴為20孔，孔徑為2mm,傾角為35°。3、所得到的粉末經粒度分析呈正態分布，其平均粒徑為45 μ m,其中小于43 μ m的粉末經XRD分析為非晶粉末，所占比例約為整體粉末78%。
權利要求
1.一種Mo2FeB2基熱噴涂合金粉末的制備方法，包括以下工藝步驟 (I)合金粉末原料的配備米用硼鐵粉、羰基鐵、Mo、Cr、N1、W作為合金粉末的反應原料，并按照各元素質量百分數為0 8wt%的B，20 50wt%的Mo，0 5wt%的Ni，0 10wt%的Cr, 0 5wt%的W, Fe余量的比例進行配料,經球磨機球磨混合均勻； (2)熱噴涂合金粉末的制備先將粉末原料放入真空感應爐中加熱熔融成金屬母合金液，然后經水霧化制得合金粉末，其中霧化水壓為18 30MPa，噴嘴為8 20孔，孔徑為2 5mm，傾角為25 35°之間，母合金液的溫度控制在135(Tl450°C之間。
2.如權利要求1所述的一種Mo2FeB2基熱噴涂合金粉末的制備方法，其特征在于所述的合金粉末中非晶合金粉未的比例為50%以上。
3.如權利要求1所述的一種Mo2FeB2基熱噴涂合金粉末的制備方法，其特征在于所制備的合金粉末為復相結構，包括增強相和基體，所述增強相為Mo2FeB2、W2FeB2,所述的基體為含Cr、Ni的鐵基體。
4.如權利要求4所述的一種Mo2FeB2基熱噴涂合金粉末的制備方法，其特征在于所述合金粉末中增強相的質量分數為3(Γ80%。
全文摘要
一種Mo2FeB2基熱噴涂合金粉末的制備技術，屬于表面改性技術材料制備領域。采用硼鐵粉、羰基鐵、Mo、Cr、Ni、W作為合金粉末的反應原料，利用水霧化法制備出非晶復相熱噴涂粉末，其增強相為Mo2FeB2、W2FeB2,粘結相為含Cr、Ni的鐵基體。其優點在于(1)制備的粉末為復相結構，具有良好的耐磨和耐蝕性能。(2)粉末部分為非晶結構，其非晶含量高達50%以上。(3)制備出的熱噴涂粉末球形度高，粒度分布范圍小，流動性好，雜質含量低。(4)制備能耗低，工藝可控，適用于工業化需求。
文檔編號C22C38/54GK103014492SQ20121058234
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者郭志猛, 王剛, 曾鮮, 王振明, 陳文 , 吳清軍, 高琳, 楊劍, 毛偉吉, 屈彥杰, 楊芳, 葉安平 申請人:北京科技大學, 廣東新勁剛新材料科技股份有限公司