金屬粉末的制作方法
【專利說明】
[0001] 本發(fā)明專利申請是國際申請?zhí)枮镻CT/EP2007/060058,國際申請日為2007年9月 21日，進入中國國家階段的申請?zhí)枮?00780034911. 4,發(fā)明名稱為"金屬粉末"的發(fā)明專利 申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及通過熱噴涂工藝例如等離子體噴涂或高速火焰噴涂（HVOF)、火焰噴 涂、電弧噴涂、激光噴涂或應(yīng)用焊接例如PTA工藝用于金屬基材表面涂覆的新穎的粉末混 合物，特別是金屬陶瓷粉末。
【背景技術(shù)】
[0003] 這些粉末包含至少一種細碎的硬質(zhì)材料粉末例如WC、Cr3C2、TiC、B 4C、TiCN、Mo2C 等，以及一種細碎的金屬或合金基質(zhì)粉末。硬質(zhì)材料粉末和基質(zhì)粉末通常在有機粘結(jié)劑溶 液存在下劇烈混合，合適情況下進行共碾磨、霧化、干燥、過篩，并且隨后在含氫氣氛中加 熱，以除去有機粘結(jié)劑并且產(chǎn)生燒結(jié)粘結(jié)，從而形成粒度為10-100微米的較大附聚體。
[0004] 0￡-82-1446207揭示了包含金屬碳化物作為硬質(zhì)材料并且包含10-45%鋁和鎳作 為金屬的火焰噴涂粉末。
[0005] 在工業(yè)上已經(jīng)確立具體使用含鈷和含鎳的粉末作為基質(zhì)金屬粉末。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的第一目的是進一步減少鈷的使用，因為鈷用途廣泛，已經(jīng)成為需求大于 供應(yīng)的原料。
[0007] 本發(fā)明進一步的目的是提供與通常的Co-Cr基質(zhì)合金相比具有可比或提高的耐 磨性和抗氣穴性的低鈷金屬陶瓷涂料。
[0008] 本發(fā)明的另一個目的是提高金屬陶瓷涂料的耐腐蝕性，具體說是降低基質(zhì)金屬從 涂料的溶解性。
[0009] 本發(fā)明提供的金屬陶瓷粉末包含75-90重量％的至少一種硬質(zhì)材料粉末和10-25 重量％的一種或多種基質(zhì)金屬粉末，還包含不超過3重量％的改性劑，其中，一種或多種基 質(zhì)金屬粉末包含0-38重量％的鈷、0-38重量％的鎳、0-20重量％的鋁、0-90重量％的鐵 和10-35重量％的鉻，而且，鐵和鉻的含量總和為10-95重量％，鈷、鎳和鐵的含量總和為 65-95 重量％。
[0010] 優(yōu)選的金屬陶瓷粉末是具有以下性質(zhì)的粉末，其包含75-90重量％的至少一種硬 質(zhì)材料粉末和10-25重量％的一種或多種基質(zhì)金屬粉末，以及不超過3重量％的改性劑，其 中，一種或多種基質(zhì)金屬粉末包含不超過38重量％的鈷、不超過38重量％的鎳、不超過20 重量％的錯、不超過90重量％優(yōu)選不超過75重量％的鐵以及20-35重量％的絡(luò)，并且鐵 和鉻的含量總和為25-95重量％，鈷、鎳和鐵的含量總和為65-95重量％、優(yōu)選為65-75重 量％。
[0011] 特別優(yōu)選的金屬陶瓷粉末是如權(quán)利要求1中所述的粉末，其包含75-90重量％的 至少一種硬質(zhì)材料粉末和10-25重量％的一種或多種基質(zhì)金屬粉末，以及不超過3重量％ 的改性劑，其中，一種或多種基質(zhì)金屬粉末包含0-38重量％的鈷、0-38重量％的鎳、0-20重 量％的鋁、0-75重量％的鐵和20-35重量％的鉻，并且鐵和鉻的含量總和為25-95重量％， 鈷、鎳和鐵的含量總和為65-75重量％。
[0012] 本發(fā)明進一步的實施方式提供的金屬陶瓷粉末包含75-90重量％的至少一種硬 質(zhì)材料粉末和10-25重量％的一種或多種基質(zhì)金屬粉末，以及不超過3重量％的改性劑，其 中，一種或多種基質(zhì)金屬粉末包含0-38重量％的鈷、0-38重量％的鎳、0-20重量％的鋁、 30-90重量％優(yōu)選30-75重量％的鐵和10-35重量％的鉻，并且鐵和鉻的含量總和為10-95 重量％、優(yōu)選為60-95重量％，鈷、鎳和鐵的含量總和為65-95重量％。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選金屬陶瓷粉末，基質(zhì)金屬鎳和鈷的重量比至少為2 :3,較優(yōu)選 為1 :1，特別優(yōu)選為3 :2。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選的金屬陶瓷粉末是不含鈷的。進一步優(yōu)選的金屬陶瓷粉末 是不含鈷且不含鎳的。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的更優(yōu)選的金屬陶瓷粉末，具體是低鈷或不含鈷的金屬陶瓷粉末，其 基質(zhì)金屬中鐵的含量至少為30重量％，一種或多種基質(zhì)粉末中鐵和鉻的含量總和至少為 60重量％。在這些金屬陶瓷粉末中，一種或多種基質(zhì)金屬粉末包含0-10重量％的鈷、0-38 重量％的鎳、0-20重量％的鋁、30-90重量％優(yōu)選30-75重量％的鐵、以及10-35重量％的 鉻。
[0016] 在本發(fā)明的金屬陶瓷粉末中，具體說是本發(fā)明不含鈷的金屬陶瓷粉末中，鉻和鋁 含量總和與鐵、鎳和鉻含量總和的重量份數(shù)之比優(yōu)選為1 :2. 2至1 :3. 7、特別優(yōu)選為1 :2. 7 至 1 :3. 6〇
[0017] 優(yōu)選的組合物可以包含20-26重量％的鉻、64-72重量％的鐵和5-16重量％的鋁。
[0018] 可能的硬質(zhì)材料粉末是通常的金屬陶瓷涂料的硬質(zhì)材料成分，例如WC、Cr3C 2、VC、 TiC、B4C、TiCN、SiC、TaC、NbC、Mo2C 及其混合物。優(yōu)選 WC 和 Cr3C2，特別優(yōu)選是 WC。
[0019] 可以本身已知的方式通過金屬或合金或部分合金恪體（part alloy melts)的霧 化來生產(chǎn)基質(zhì)粉末。使用尚未預(yù)合金化的部分合金粉末或金屬粉末時，在金屬陶瓷粉末使 用過程期間（例如噴涂應(yīng)用過程期間）進行合金化。
[0020] 通過合適鹽與過量草酸反應(yīng)，如DE 198 22 663 A1或US 6554885B1中所述進行 干燥和熱處理，由化學(xué)沉淀法獲得優(yōu)選的鈷、鎳和/或鐵部分合金基質(zhì)粉末，鉻作為金屬粉 末混入。
[0021] 可能的改性劑具體是鋼基材（品質(zhì)）提升兀素例如Mo、Nb、Si、W、Ta和/或V。
[0022] 除了可容許的雜質(zhì)之外，基質(zhì)金屬或基質(zhì)合金粉末優(yōu)選不含其他成分。
[0023] 本發(fā)明還提供了具有上述組成的金屬陶瓷以及用這種金屬陶瓷涂覆的成形制品。
[0024] 要生產(chǎn)這些金屬陶瓷粉末，在有機粘結(jié)劑的水溶液中，以本身已知的方式，使合適 的具有不同平均粒度的一種或多種硬質(zhì)材料粉末、一種或多種基質(zhì)粉末、以及改性劑形成 漿液，不過所述平均粒度在各情況下應(yīng)當(dāng)都指直徑小于10微米，并且在球磨機、磨碎機或 攪拌容器中通過混合碾磨方式進行均質(zhì)化，在噴霧干燥器中霧化懸浮液，從噴霧液滴中蒸 發(fā)水分。通過分級工藝（過篩、篩分）的方式將得到的粉末附聚體轉(zhuǎn)化成具有所需粒度的 粉末，通過在高達約1300 °C、具體為1100-1300 °C的溫度下燒結(jié)，將附聚體的有機粘結(jié)劑釋 放到含氫氣氛中。通過物理處理（破碎、碾磨、過篩、篩分）將得到的燒結(jié)餅塊轉(zhuǎn)化回到具 有所需粒度范圍的粉末。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的金屬陶瓷可以通過對