[发明专利]金属包覆粉末表面合金化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对金属包覆粉末进行表面合金化的复合粉末制备方法，属于热喷涂材料制备技术领域。采用以上方法制备的粉末特别适合作为热喷涂粉末材料，可广泛应用于航空、航天、汽车、机械、船舶等领域。同时，以上方法同样适用于其他任何类似结构的包覆粉末的合金化制备。

背景技术

为了满足涂层不同用途的需要，热喷涂用粉末材料近年来在成分、结构、性能上都有了很大的提高，制备方法也在不断改进。为了使涂层同时兼具如抗氧化性、抗腐蚀性、耐磨性等性能，热喷涂经常采用复合粉末作为喷涂材料，根据粉末中选用的成分及制备方法，涂层所表现出的性能也有所差异。

热喷涂粉末主要分为合金、陶瓷、复合等类型，其中复合粉末又分为包覆型、团聚型、团聚包覆型等。包覆型粉末的制备方法主要分为物理和化学方法，工业上通常采用化学方法进行制备，如水热加压氢还原、化学镀、电镀法等，化学法制备的复合粉末包覆层为单一金属，难以获得合金的优异性能。团聚法主要采用加粘结剂机械混合的方法。而团聚包覆型粉末主要指采用机械混合团聚的方法制备包覆结构的复合粉末。采用团聚法制备复合粉末操作简单，生产规模可控，但由于采用粘结剂机械混合，很难避免细粉的散落。

发明内容

本发明的目的是针对现有金属包覆粉末性能的不足，提供一种对金属包覆粉末进行合金化的方法，制备合金包覆复合粉末，主要针对镍包覆粉末、钴包覆粉末等金属包覆型粉末的铝合金化及铬合金化等金属元素的合金化。这种方法不但避免了因粘结强度不够造成的细粉散落，还能使金属元素间形成微冶金结合，使金属元素能够互相渗透，分布均匀，有利于涂层性能的提高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：金属包覆粉末表面合金化方法，其特征在于，包括下列步骤：

（1）将金属包覆粉末与合金化元素的金属粉末按比例进行机械混合得到混合粉末；

或者

将金属包覆粉末与粘结剂进行混合并搅拌，待金属包覆粉末充分润湿后，加入合金化元素的金属粉末充分搅拌，然后烘干得到团聚粉末；

（2）将步骤（1）得到的混合粉末或者团聚粉末进行热处理，热处理气氛为真空或氮气保护或氩气保护或氢气保护；

（3）将步骤（2）热处理后的粉末冷却、破碎、筛分，得到合金包覆粉末。

在一些实施方案中，所制得的合金包覆粉末粒度为45～200μm，合金化元素质量百分含量为1～10％。

在一些实施方案中，所述合金化元素为金属铝、铬中的一种或几种，其粉末粒度为30nm～20μm。

在一些实施方案中，步骤（2）热处理参数如下：合金化元素为铝时，温度为600～1250℃，保温时间为0.5～72小时；合金化元素为铬时，温度为750～1300℃，保温时间为0.5～72小时；合金化元素为铝、铬混合物时，温度为700～1300℃，保温时间为0.5～72小时。

在一些实施方案中，所述金属包覆粉末为镍包膨润土、镍包硅藻土、镍包石墨、镍包碳化钨、镍包氧化铝、镍包碳化硅、钴包碳化钨及其他镍、钴或其他金属包覆粉末中的任意一种。

在一些实施方案中，所述金属包覆粉末的粒度为45～200μm，包覆金属的质量百分含量为30～90％。

在一些实施方案中，步骤（1）为制备团聚粉末时，烘干温度为70～190℃。

在一些实施方案中，步骤（1）为制备团聚粉末时，粘结剂为聚乙烯醇、甲乙胶、聚乙烯吡咯烷酮或羧甲基纤维素钠中的一种。

在一些实施方案中，步骤（1）为制备团聚粉末时，粘结剂加入量为1-10wt%。

本发明所提供的方法具有以下优点：工艺过程简单，工艺稳定，易形成规模化生产，可用于制备多种合金化包覆粉末。采用这种方法制备的合金包覆粉末，可使包覆型粉末外层的合金成分形成微冶金结合，成分分布均匀，结合致密，避免细粉散落，粉末热喷涂性能好，金属元素结合均匀致密，所制备的涂层抗氧化性、抗腐蚀性好。

附图说明：

附图是镍包膨润土表面合金化铝的复合粉末形貌。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明做进一步说明。

实施例1

取100g粒度为45～150μm，镍的质量百分含量为65％的镍包膨润土粉末与10g粒度为2～10μm的超细铝粉混合均匀，将混合粉末置于高纯氢气保护的高温烧结炉进行热处理，热处理温度为900℃，热处理时间为2h。热处理后冷却、破碎、筛分，所得到的镍铝合金包覆膨润土粉末形貌如附图所示。

实施例2