[发明专利]机械合金化的金属热喷涂材料和使用所述材料的热喷涂方法

说明书

由含有机械合金化到过渡金属的含铝颗粒、含镁颗粒和含钛颗粒中的至少一种的热喷涂粉末材料获得的热喷涂涂层。所述涂层包括合金化到所述过渡金属的铝、镁或钛合金部分。所述热喷涂粉末由机械合金化到过渡金属的含铝、含镁或含钛颗粒获得。

相关申请的优先权

本申请要求在2018年12月13日提交的美国临时申请号62/779,227的优先权，其公开内容通过引用以其整体并入本文。

背景

公开领域

本公开的实例实施方案一般性涉及具有改进的滑动和磨损性质的金属基热喷涂涂层以及所述喷涂涂层的涂布方法。

背景信息

热喷涂是其中将熔融或加热的材料喷涂到表面上的涂布方法。原料或涂层前体可以通过电过程(例如等离子或电弧)或通过化学过程(例如燃烧火焰)来加热。热喷涂(也称为喷焊)由热源和粉末或丝形式的涂层材料组成，所述涂层材料被热源熔融成微小的液滴并喷涂到表面上。喷焊也称为等离子喷涂、高速氧燃料(HVOF)、电弧喷涂、火焰喷涂和金属化。可以将热喷涂的涂料施加到金属或非金属基材。

与其它涂布方法(例如电镀)相比，热喷涂可以以高沉积速率在大面积上提供厚涂层。可用于热喷涂的涂层材料可以包括金属、合金、陶瓷、塑料和复合材料。

概述

热喷涂材料通常是金属和/或陶瓷粉末材料。当用于形成热喷涂涂层时，这些粉末材料中的一些提供耐磨性和耐腐蚀性。在材料(例如钢、不锈钢、钛合金和镍合金)的情况下，由于氯化物以及电偶的存在，可以观察到涂层材料的腐蚀。常见的腐蚀类型包括电化腐蚀、应力腐蚀开裂、大气腐蚀和水性腐蚀，所有这些都可以导致灾难性故障，例如涂层起泡和剥落。磨损损坏可能例如由过度的摩擦力(高摩擦系数)和摩擦加热引起。该损坏可以采取金属转移和划伤、极端的本体塑性变形和甚至断裂的形式。金属粉末与过渡金属的机械合金化通常用于通过烧结固结处理来制造零件。过渡金属的机械合金化的使用允许增加例如铝合金、镁合金或钛合金中的这样的过渡元素的浓度，这可以产生实际上的固溶体。

粉末颗粒的共混包括压缩金属粉末，同时在压力下限制在例如模具中，其中将基础金属或合金、任何另外的元素和/或粉末状润滑剂进料至共混机中，在共混机中这些材料共混成混合物。粉末颗粒的包层涉及将单独材料的功能层(或多层)加入到另一核材料上。那些层可以是通过粘结剂(有机或无机)一起结合到核上的细粉末颗粒，或者它们可以是电解或化学(例如化学气相沉积-CVD)或物理(等离子气相沉积-PVD)沉积的。

球磨是将材料研磨成粉末的研磨方法。在球磨过程期间，在材料和在隐藏容器中的陶瓷、燧石卵石和/或不锈钢的小刚性球之间产生反复碰撞，以产生将材料分解成粉末的局部压力。

机械合金化是固态和粉末加工技术，涉及在例如高能球磨机中反复冷焊、破碎和再焊共混的粉末颗粒以生产材料(例如均匀材料)。机械合金化也可以通过粉碎研磨(其包括通过强烈搅拌被研磨材料和粗研磨介质的浆料来机械减小固体颗粒的尺寸)或低温研磨(其包括冷却材料并随后将材料的尺寸减小至例如粉末)进行。