一種高放熱鎳基復(fù)合粉末的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高放熱鎳基復(fù)合粉末的制備方法，包括：將核心粉末與包覆粉末混合后通過預(yù)定方法復(fù)合，制得復(fù)合粉末；將所述復(fù)合粉末進(jìn)行水熱氫還原包覆后再進(jìn)行熱處理，制得所述復(fù)合粉末。采用本發(fā)明的方法制得的復(fù)合粉末可用于超音速火焰噴涂，且復(fù)合粉末放熱效率較高，涂層孔隙率可達(dá)0.1%以下，孔隙率穩(wěn)定小于0.3%。
【專利說明】一種高放熱鎳基復(fù)合粉末的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高放熱鎳基復(fù)合粉末的制備方法，屬于熱噴涂材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在熱噴涂領(lǐng)域中，鎳基金屬粉末應(yīng)用廣泛，如NiAl、NiCrAl、NiCrAlY等都被用于熱噴涂行業(yè)，可以起到耐磨、耐高溫、耐腐蝕及作為中間粘結(jié)層提高涂層與面層的結(jié)合強(qiáng)度等作用。熱噴涂用的鎳基粉末一般有兩種制作方法:1、霧化法，通過氣霧化、真空霧化等方法將目標(biāo)成分合金熔煉，霧化后獲得成分分布相對均勻的合金粉末；2、團(tuán)聚包覆法，通過粘結(jié)劑及多重包覆將超微或納米金屬粉包覆在核心金屬表面。
[0003]霧化法制備的粉末在成分均勻性上優(yōu)于團(tuán)聚包覆法，但在噴涂過程中的熔化效果不如團(tuán)聚包覆法。以NiAl粉末為例，霧化法制備NiAl粉末，在合金熔煉過程中Al已經(jīng)與Ni形成合金，噴涂過程中不會(huì)發(fā)生放熱反應(yīng)，而團(tuán)聚包覆法制備的粉末Ni和Al是以金屬單質(zhì)合金的形式存在，在噴涂過程中，受焰流的加熱會(huì)發(fā)生Ni+Al — NiAl反應(yīng)，每摩爾放熱118千焦，可以在短暫的飛行過程中有效的改善提高熱噴涂粉末的熔化程度。然而團(tuán)聚包覆法制備的鎳基復(fù)合粉末在使用過程中還存在以下問題:1、不適合超音速火焰噴涂，團(tuán)聚法制備的復(fù)合粉末結(jié)合強(qiáng)度不夠，表面的包覆粉末在噴涂的高速氣流沖擊下會(huì)散落，會(huì)造成超音速火焰槍管粘連，因此超音速火焰噴涂工藝中禁止使用團(tuán)聚包覆型粉末；2、團(tuán)聚包覆法在制備過程中常采用粘結(jié)劑等物質(zhì)，雖然團(tuán)聚法的后續(xù)過程中通過加熱等方法去除掉一部分揮發(fā)性的粘結(jié)劑，但仍會(huì)存在一定量的有機(jī)物，在等離子或火焰噴涂過程中，有機(jī)物被迅速加熱氣化，體積快速膨脹，造成表面的包覆粉末散落，因此能與核心鎳基粉末反應(yīng)的粉末數(shù)量減少，放熱效果減弱，同時(shí)還造成了噴涂過程中大量的煙塵。
[0004]干式?jīng)_擊復(fù)合法是利用高速運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的高速氣流攜帶粒子做高速?zèng)_擊運(yùn)動(dòng)，在強(qiáng)沖擊力的作用下，使子顆粒與核心顆粒之間產(chǎn)生結(jié)合，產(chǎn)生相互附著，形成牢固的復(fù)合粒子，因此可以避免使用有機(jī)粘結(jié)劑，但其表層粉末在使用過程中還會(huì)因相互摩擦等問題而形成散落顆粒，無法直接用于超音速火焰噴涂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出了一種高放熱鎳基復(fù)合粉末的制備方法，以解決現(xiàn)有的團(tuán)聚型鎳基金屬復(fù)合粉末因表面粉末散落而無法用于超音速火焰噴涂的問題。為此，本發(fā)明提出了如下的技術(shù)方案:
[0006]一種高放熱鎳基復(fù)合粉末的制備方法，包括:
[0007]將核心粉末與包覆粉末混合后通過預(yù)定方法復(fù)合，制得復(fù)合粉末；
[0008]將所述復(fù)合粉末進(jìn)行水熱氫還原包覆后再進(jìn)行熱處理，制得所述復(fù)合粉末。
[0009]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，采用本發(fā)明的方法制得的復(fù)合粉末可用于超音速火焰噴涂，且復(fù)合粉末放熱效率較高，涂層孔隙率可達(dá)0.1%以下，孔隙率穩(wěn)定小于 0.3%O【具體實(shí)施方式】
[0010]以下對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0011]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】提供了一種高放熱鎳基復(fù)合粉末的制備方法，包括:
[0012]將核心粉末與包覆粉末混合后通過預(yù)定方法復(fù)合，制得復(fù)合粉末；
[0013]將所述復(fù)合粉末進(jìn)行水熱氫還原包覆后再進(jìn)行熱處理，制得所述復(fù)合粉末。
[0014]本【具體實(shí)施方式】提供的高放熱鎳基復(fù)合粉末的制備方法的原理是:以鎳基不規(guī)則形狀粉末為核心，通過干式?jīng)_擊復(fù)合法在鎳基核心表面形成一層結(jié)合緊密的鋁粉，再利用水熱氫還原的方法在復(fù)合粉末表面完整的包覆一層金屬鎳，再將粉末進(jìn)行熱處理，使復(fù)合粉末表面的鎳形成連續(xù)致密的包覆層，從而避免了鎳基復(fù)合表面粉末脫落的問題。同時(shí)該復(fù)合粉末放熱效率高，可采用超音速火焰噴涂，制備涂層的致密度優(yōu)于同成分的合金型鎳基粉末。
[0015]具體的，本【具體實(shí)施方式】提供的高放熱鎳基復(fù)合粉末的制備方法包括:
[0016]步驟1、以鎳或鎳基合金粉末為核心粉末，其中優(yōu)選粒度為10?35 μ m的樹枝狀的電解鎳粉或水霧化鎳基合金粉；以粒度在5 μ m以下的鋁粉或其他目標(biāo)成分金屬粉末為包覆粉末，其中優(yōu)選粒度為I?3 μ m、氧含量在0.8%以下的鋁粉；
[0017]步驟2、將鎳基合金粉末與鋁粉或其他目標(biāo)成分粉末混合，通過干式?jīng)_擊復(fù)合法，鎳基粉末與鋁粉通過不斷的剪切、摩擦、擠壓、沖擊，鋁粉在鎳基粉末表面形成連續(xù)的包覆層；
[0018]步驟3、對復(fù)合粉末進(jìn)行氣流分級(jí)，去除10 μ m以下的顆粒；將分級(jí)后的粉末進(jìn)行化學(xué)成分分析，保證鎳成分比目標(biāo)合金成分低3?15%，其他合金成分鋁成分滿足設(shè)計(jì)要求，其他成分若低于設(shè)計(jì)成分則重復(fù)步驟2 ；
[0019]步驟4、對復(fù)合粉末進(jìn)行水熱氫還原包覆，使復(fù)合粉末表面形成完成致密的鎳包覆層；
[0020]步驟5、將復(fù)合粉末置于580?620°C、氫氣氣氛爐中進(jìn)行2小時(shí)的熱處理；
[0021]步驟6、對完成的粉末按使用要求進(jìn)行篩分，選取合適的粒度范圍。
[0022]采用本【具體實(shí)施方式】提供的技術(shù)方案，制得的復(fù)合粉末可用于超音速火焰噴涂，且復(fù)合粉末放熱效率較高，涂層孔隙率可達(dá)0.1%以下，孔隙率穩(wěn)定小于0.3%。
[0023]下面通過具體的實(shí)施例對本發(fā)明提出的金屬顏料的表面改性方法作詳細(xì)說明。
[0024]實(shí)施例1:
[0025]I)采用水霧化制備NiCr合金粉末，其中Ni的重量為75?78%，Cr的重量為20?23%，選取其中粒度為10?35 μ m的粉末為核心粉末；選取平均粒度為I微米的鋁粉為包覆粉末，氧含量低于0.8% ；
[0026]2)將上述NiCr合金粉末9kg與鋁粉0.5kg混合，采用干式?jīng)_擊復(fù)合法制備復(fù)合粉末，其中控制葉片線速度80?100米/秒，處理時(shí)間約為0.5kg/分鐘；
[0027]3)氣流分級(jí)去除10微米以下的粉末；將分級(jí)后的粉末進(jìn)行成分檢測，若復(fù)合粉末中鋁粉含量小于4%，則重復(fù)步驟2)、3)；
[0028]4)將滿足成分要求的復(fù)合粉末置于高壓氫還原反應(yīng)釜中，加入去離子誰、硫酸鎳、硫酸銨、氨水、反應(yīng)活化劑等，其中硫酸鎳加入量為1.31kg，通入高壓氫氣，加熱至140?180°C，反應(yīng)時(shí)間5?12小時(shí)；
[0029]5)將復(fù)合粉末置于氫氣氣氛爐中，加熱至580°C進(jìn)行2小時(shí)的熱處理；
[0030]6)將處理后的粉末按使用粒度要求篩分，獲得適合超音速火焰噴涂的高放熱NiCrAl復(fù)合粉末。
[0031]實(shí)施例2:
[0032]I)選取其中粒度為10?35 μ m的電解鎳粉為核心粉末；選取平均粒度為3微米的招粉為包覆粉末，氧含量低于0.5% ；
[0033]2)將上述Ni粉9.5kg與鋁粉0.5kg混合，采用干式?jīng)_擊復(fù)合法制備復(fù)合粉末，其中控制葉片線速度80?100米/秒，處理時(shí)間約為0.5kg/分鐘；
[0034]3)氣流分級(jí)去除10微米以下的粉末；將分級(jí)后的粉末進(jìn)行成分檢測，若復(fù)合粉末中鋁粉含量小于4%，則重復(fù)步驟2)、3)；
[0035]4)將滿足成分要求的復(fù)合粉末置于高壓氫還原反應(yīng)釜中，加入去離子誰、硫酸鎳、硫酸銨、氨水、反應(yīng)活化劑等，其中硫酸鎳加入量為1.31kg，通入高壓氫氣，加熱至140?180°C，反應(yīng)時(shí)間5?12小時(shí)；
[0036]5)將復(fù)合粉末置于氫氣氣氛爐中，加熱至620°C進(jìn)行2小時(shí)的熱處理；
[0037]6)將處理后的粉末按使用粒度要求篩分，獲得適合超音速火焰噴涂的高放熱NiAl粉末。
[0038]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)明實(shí)施例揭露的技術(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)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種高放熱鎳基復(fù)合粉末的制備方法，其特征在于，包括: 將核心粉末與包覆粉末混合后通過預(yù)定方法復(fù)合，制得復(fù)合粉末； 將所述復(fù)合粉末進(jìn)行水熱氫還原包覆后再進(jìn)行熱處理，制得所述復(fù)合粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述核心粉末為粒度是10?35μ m的樹枝狀的電解鎳粉或水霧化鎳基合金粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述包覆粉末為粒度在5μπι以下的鋁粉或其它目標(biāo)成分金屬粉末。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述包覆粉末為粒度是I?3μ m、氧含量在0.8%以下的鋁粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過預(yù)定方法復(fù)合包括將核心粉末與包覆粉末通過不斷的剪切、摩擦、擠壓、沖擊，使包覆粉末在核心粉末表面形成連續(xù)的包覆層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行水熱氫還原包覆之前還包括對所述復(fù)合粉末進(jìn)行氣流分級(jí)，去除IOym以下的顆粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述熱處理包括:將所述復(fù)合粉末置于氫氣氣氛爐中并在溫度為580?620°C的條件下熱處理2小時(shí)。
【文檔編號(hào)】B22F9/22GK103817341SQ201410077172
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】高峰, 馬堯, 胡宇, 鮑君峰, 孫建剛 申請人:北礦新材科技有限公司