專利名稱：一種耐高溫海洋腐蝕熱噴涂用合金粉末及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂層材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耐高溫海洋腐蝕熱噴涂用合金粉末及制備方法。
背景技術(shù)：
目前，在涂層材料技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，MCrAlY(M :Co、Ni或Co+Ni)合金具有優(yōu)良的高溫力學(xué)性能和抗氧化性能，是目前最常用的高溫合金用涂層材料，該材料具有噴涂后涂層組織均勻，結(jié)合強(qiáng)度高，抗高溫氧化、耐磨損性能優(yōu)越等特點(diǎn)。用作此類高性能涂層材料的高溫合金粉末，具有多組元、成分均勻、氧含量及雜質(zhì)含量低等趨勢，如除合金元素Ni、Co、Cr、 Al、Y外，同時(shí)采用Ta、Hf、B、Re、Si等元素，氧與雜質(zhì)含量很低，噴涂后涂層組織均勻、結(jié)合好、耐熱溫度高及抗氧化磨損性能優(yōu)越。現(xiàn)有技術(shù)中，CoCrAlSiY合金粉的制備主要采取團(tuán)聚燒結(jié)工藝或大氣霧化工藝獲得，團(tuán)聚燒結(jié)制備的粉末形狀不規(guī)則、成分不均勻且氧含量高；而大氣霧化制備的粉末球形度較差，成分不易控制、雜質(zhì)含量及氧含量高。在噴涂過程中上述兩種合金粉末的過程中， 粉末上粉率低，涂層中氧化物含量較高，涂層結(jié)合強(qiáng)度差，顯著降低了涂層的抗高溫氧化和抗腐蝕性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種耐高溫海洋腐蝕用熱噴涂用合金粉末及制備方法，從而提供適合超音速噴涂的高球形度、均質(zhì)化、低氧含量的CoCrAlSiY合金粉末。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種熱噴涂用合金粉末，該合金粉末組分為鈷鉻鋁硅釔CoCrAlSiY,具體質(zhì)量成份為鉻Cr 20 32wt %，鋁 Al :3. 0 IOwt %，硅 Si 1 5. Owt %，釔 Y :0· 3 2. 余量；粒度為12 150 μ m。本發(fā)明還提供了一種熱噴涂用合金粉末的制備方法，所述方法包括1)按以下質(zhì)量比取原料鉻Cr 20 32wt%，鋁Al :3. 0 10wt%，硅Si 1 5. 0wt%，@ Y :0. 3 2.Co 余量；2)將所述原料放入真空熔煉坩堝中，通過真空感應(yīng)熔煉、惰性氣體霧化的處理來獲得CoCrAlSiY合金粉末；3)將所述CoCrAlSiY合金粉末進(jìn)行篩分或分級(jí)，制備出粉末粒度為12 150μπι 的CoCrAlSiY合金粉末。所述惰性氣體霧化的處理具體包括利用中頻感應(yīng)對(duì)熔煉設(shè)備加熱，升溫至1250 1850°C，保溫6 25分鐘，采用在真空下精煉并惰性氣體霧化的方式來制備CoCrAlSiY合金粉末。所述霧化的惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤?，霧化錐角為45 75°，霧化壓力為1 4.OMPa。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，所述制備方法首先按以下質(zhì)量比取原料鉻 Cr 20 32wt%，鋁 Al :3. 0 10wt%，娃 Si :1 5. 0wt%，釔 Y :0. 3 2.
Co 余量；然后將所述原料放入真空熔煉坩堝中，通過真空感應(yīng)熔煉、惰性氣體霧化的處理來獲得CoCrAlSiY合金粉末；在將所述CoCrAlSiY合金粉末進(jìn)行篩分或分級(jí)，制備出粉末粒度為12 150μπι的CoCrAlSiY合金粉末。通過上述的制備方法就可以提供適合超音速噴涂的高球形度、均質(zhì)化、低氧含量的CoCrAlSiY合金粉末。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述制備方法的流程示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例所舉具體實(shí)例實(shí)現(xiàn)的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明實(shí)施例所述的熱噴涂用合金粉末的組分為鉻鎳鋁硅釔CoCrAlSiY,具體質(zhì)量成份為鉻Cr 20 32wt %，鋁 Al :3. O IOwt %，硅 Si 1 5. Owt %，釔 Y 0. 3 2. Co 余量；其顆粒的粒度為12 150微米μ m，主體粒度在觀 53微米μ m范圍內(nèi)。其中，粒度指顆粒的大小，通常球體顆粒的粒度用直徑表示；主體粒度指該粒度范圍粉末占總量的50wt%以上。上述合金粉末的制備方式是首先取金屬原料或其合金，按一定加料順序加入熔煉坩堝中，在真空下以一定功率將其熔化，待合金化均勻后用低壓惰性氣體霧化為合金粉末， 下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例所述制備方法的流程示意圖，所述制備方法包括步驟步驟11 按質(zhì)量比取相應(yīng)的金屬原料。在該步驟中，按以下質(zhì)量比取原料，鉻Cr 20 32wt%，鋁Al :3. O 10襯％，硅 Si 1 5. Owt%， 乙 Y :0. 3 2. Owt%,li Co 余量。另一種取量方式可以是鉻Cr 20 32wt%，鋁Al :3.0 IOwt %，硅Si 1
5.Owt%， 乙Y :0. 3 2. 0wt%,li Co及鈷鉻鋁硅釔CoCrAlSiY合金返料余量。步驟12 將原料放入真空熔煉坩堝中，通過真空感應(yīng)熔煉、惰性氣體霧化的處理來獲得CoCrAlSiY合金粉末。
在該步驟中，在將原料放入真空熔煉坩堝后，采用真空熔煉工藝和限制性、大霧化錐角的環(huán)縫式噴嘴(霧化錐角為45 75° )、低壓惰性氣體霧化的方法來制備CoCrAlSiY 合金粉末，在惰性氣體霧化的處理中，具體工藝參數(shù)為(1)采用中頻感應(yīng)對(duì)惰性氣體霧化設(shè)備加熱，升溫至1550 1750°C，保溫6 25 分鐘。(2)惰性霧化氣體為氮?dú)饣驓鍤?，霧化錐角為45 75°，霧化壓力為1 4. OMPa0步驟13 將所述CoCrAlSiY合金粉末進(jìn)行篩分或分級(jí)，制備出粉末粒度為12 150 μ m的CoCrAlSiY合金粉末。由此，通過上述步驟就可以制備得到CoCrAlSiY合金粉末。另外，在制備出CoCrAlSiY合金粉末之后，還可以進(jìn)一步采用CoCrAlSiY合金粉末來制備CoCrAlSiY涂層，具體可以采用超音速火焰噴涂工藝，其制備CoCrAlSiY涂層的工藝參數(shù)為煤油流量20 ^l/h ；氧氣流量850 1000L/min ；噴涂距離為300mm 400mm。由上述CoCrAlSiY合金粉末材料制備的涂層，其結(jié)合強(qiáng)度彡60MPa,經(jīng)IOOOh濕熱試驗(yàn)后，涂層無剝落(GJB150. 9)；經(jīng)IOOOh中性鹽霧腐蝕后，涂層無剝落(GJB150. 11)；經(jīng)高溫氧化腐蝕后(1000°C空氣中100小時(shí))，增重小于等于0. 01mg/cm2 · h (HB5258-2000)。上述的制備方法，合金粉末制備流程簡單，合金成分易控制，粉末球形度好、成分均勻、氧含量低，適合超音速火焰噴涂，涂層耐高溫海鹽腐蝕。下面以具體的實(shí)施例來對(duì)上述制備過程進(jìn)行詳細(xì)描述，如圖2所示為本實(shí)施例所舉具體實(shí)例實(shí)現(xiàn)的工藝流程圖，圖2中按質(zhì)量比取金屬材料:Cr:27wt%, Al :8wt%, Y :0. 8wt%, Si :2wt%, Co :余量。將金屬材料放入真空霧化設(shè)備中，利用中頻感應(yīng)加熱，當(dāng)溫度加熱至1600°C時(shí)，保溫10 20分鐘，待合金液均勻化后，利用惰性氣體氬氣來霧化，霧化工藝參數(shù)為霧化壓力為1. 8MPa,霧化器角度為60°，獲得CoCrAlSiY合金粉末。對(duì)上述CoCrAlSiY合金粉末進(jìn)行分級(jí)最終獲得適合熱噴涂用CoCrAlSiY合金粉末，粒度為18 104 μ m，主體在28 53 μ m范圍內(nèi)。然后還可以采用超音速火焰噴涂CoCrAlSiY合金粉末，噴涂工藝參數(shù)為煤油流量^L/h ；氧氣流量900L/min ；噴涂距離350mm。從而獲得由上述CoCrAlSiY合金粉末材料制備的涂層。涂層結(jié)合強(qiáng)度為65MPa，經(jīng)IOOOh濕熱試驗(yàn)后，涂層無剝落(GJB150. 9)；經(jīng)IOOOh 中性鹽霧腐蝕后，涂層無剝落(GJB150. 11)；經(jīng)高溫氧化腐蝕后(ΙΟΟΟ 空氣中100小時(shí))， 增重 0. 005mg/cm2 · h (HB5258-2000)。綜上所述，通過上述的制備方法就可以提供適合超音速噴涂的高球形度、均質(zhì)化、 低氧含量的CoCrAlSiY合金粉末。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種耐高溫海洋腐蝕熱噴涂用合金粉末，其特征在于，該合金粉末組分為鈷鉻鋁硅釔CoCrAlSiY,具體質(zhì)量成份為鉻 Cr :20 32wt%，鋁 Al :3. 0 10wt%，娃 Si 1 5. Owt%，釔 Y :0. 3 2. Owt%, 鈷Co 余量；顆粒的粒度為12 150微米μ m,主體粒度在28 53微米μ m內(nèi)。
2.一種耐高溫海洋腐蝕熱噴涂用合金粉末的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括1)按以下質(zhì)量比取原料鉻20 32wt%，$:3. 0 10. 0wt%，· :1 5. 0wt%，@ 0. 3 2. 余量；2)將所述原料放入真空熔煉坩堝中，通過真空感應(yīng)熔煉、惰性氣體霧化的處理來獲得 CoCrAlSiY合金粉末；3)將所述CoCrAlSiY合金粉末進(jìn)行篩分或分級(jí)，制備出粉末粒度為12 150微米μπι 的CoCrAlSiY合金粉末。
3.如權(quán)利要求2所述的熱噴涂用合金粉末的制備方法，其特征在于，所述惰性氣體霧化的處理具體包括利用中頻感應(yīng)對(duì)熔煉設(shè)備加熱，升溫至1250 1850°C，保溫6 25分鐘，采用在真空下精煉并惰性氣體霧化的方式來制備CoCrAlSiY合金粉末。
4.如權(quán)利要求2所述的熱噴涂用合金粉末的制備方法，其特征在于，所述霧化的惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤?，霧化錐角為45 75°，霧化壓力為1 2. 2MPa。
5.一種由1所述合金粉末采用超音速火焰噴涂技術(shù)制備得到的CoCrAlSiY涂層，其特征在于，該涂層的結(jié)合強(qiáng)度> 60MPa，經(jīng)IOOOh濕熱試驗(yàn)后，涂層無剝落；經(jīng)IOOOh中性鹽霧腐蝕后，涂層無剝落；經(jīng)1000°C空氣中100小時(shí)的高溫氧化腐蝕后，增重小于等于0. Olmg/ cm2 · h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐高溫海洋腐蝕熱噴涂用合金粉末及制備方法，采用真空熔煉--惰氣霧化方法制備，鈷鉻鋁硅釔(CoCrAlSiY)合金粉末成分為鉻Cr20～32wt％，鋁Al3.0～10wt％，硅Si1～5.0wt％，釔Y0.3～2.0wt％，鈷Co余量；氧含量≤600ppm。粒度為12～150μm，主體在28～53μm范圍內(nèi)。采用超音速火焰噴涂后涂層性能達(dá)到經(jīng)1000h濕熱試驗(yàn)后，涂層無剝落(GJB150.9)；經(jīng)1000h中性鹽霧腐蝕后，涂層無剝落(GJB150.11)；經(jīng)高溫氧化腐蝕后(1000℃空氣中100小時(shí))，增重小于等于0.01mg/cm2·h(HB5258-2000)。使其適合超音速噴涂的高球形度、均質(zhì)化、低氧含量的CoCrAlSiY合金粉末。
文檔編號(hào)C22C19/07GK102560197SQ20111042150
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者于月光, 任先京, 張淑婷, 王輝, 石長江, 章德銘, 馬堯 申請(qǐng)人:北京礦冶研究總院