[其他]非晶质合金

说明书

本发明涉及一种具有良好的耐磨性和耐蚀性的非晶质合金和涉及一种热喷涂这种合金的方法。

镍和钴的某些合金可能存在非晶态。它们含有镍、钴和（或）铁以及一些特定比例的元素，例如钼和（或）钨、硼、硅和（或）碳。具有非晶质结构的合金由熔体经快冷制作。例如，如美国专利第4116682号所述，非晶质带可以在激冷表面上用冷却合金熔体流来制作。把这种合金加工成直接可用的形状的一种具体方法是用热喷涂制作一种涂层。

热喷涂也被认为是火焰啧涂，它包括诸如金属或者陶瓷等可热熔的材料的加热软化以及把已软化的粒状材料推进到要涂敷的表面上。加热的颗粒冲击该表面并在表面上冷却和粘结。加热和推进颗粒都用通常的热喷涂枪。一类热喷涂枪中供以粉状可加热熔化的材料。这种粉末一般由小颗粒组成，例如，在美国标准粒度100目（149微米）和大约2微米之间。热喷涂枪通常用燃烧或者等离子火焰产生熔化粉粒的热量。然而，本技术领域的技术人员公认还可采用其他的加热装置，例如电弧、电阻加热器或者感应加热器，可以单独或者与别的类型加热器结合使用。粉末型燃烧热喷涂枪中的携带和输送粉末的气体载体可以是一种燃气或者一种诸如氮气那样的惰性气体，或者可以仅仅是压缩空气。等离子喷涂枪中的一次等离子气体一般为氮气或者氩气。通常在一次气体中加入氢气或氦气。气体载体一般与一次等离子气体相同，虽然在某些情况下可以用别的气体，例如碳氢化合物。

此外，也可以把棒状或者丝状的材料送到加热区。丝型热喷涂枪中，待喷涂材料的棒或丝被送到由某类火焰构成的加热区，例如燃烧火焰，并且在那里熔化或者至少热软化和通常用压缩空气雾化，由此以细碎状推进到要涂敷的表面上。一种电弧丝枪中的两根丝是由丝的端头之间引弧来熔化的，熔化的金属用压缩气体，通常为压缩空气雾化，并且喷涂到要涂敷的工件上。棒或者丝通常可拉制成形，或者可以由粉末彼此烧结或由有机粘结剂或者别的合适的粘结剂使粉末彼此接合构成，该粘结剂在加热区的热量中会粉碎，从而释放出待喷涂的细散的粉末。

被称为自熔合金的一类材料作为用诸如热喷涂之类的方法制作表面硬化涂层是相当普遍的。这些镍或钴的合金含有在加工过程中作为熔剂和在涂层中作为硬化剂的硼和硅。通常，自熔合金在两个步骤中施加，即以正常方式的热喷涂和然后用氧乙炔焊炬、感应圈、感应炉等等原位熔融，熔剂使熔融步骤在大气中实行。然而，这些合金还可以用一种诸如等离子喷涂的方法热喷涂，而不需熔融步骤，但是涂层并不相当致密或者耐磨。一般来说，自熔合金涂层用于具有耐磨，特别是要求良好表面光洁度的硬质面层。

一种典型的镍或钴的自熔合金成分包含铬、硼、硅以及碳。此外，合金可以含有钼、钨和（或）铁。例如，美国专利第2868639号公开了一种用于硬质面层的合金，它由7-17%（重量%，以下均同）的铬、1-4.5%的硼、1-5.5%的硅、0.1-5.5%的铁、6-20%的钼和钨中的至少一种、0.05-2.5%的碳、其余为镍以及少量的杂质。美国专利第2936229号公开了一种钴合金，它包含有1.5-4%的硼、0-4%的硅、0-3%的碳、0-20%的钨以及0-8%的钼。

美国专利第2875043号要求保护一种喷涂-可焊合金，包含有至少40%的镍、1-6%的硼、高达大约6%的硅、3-8%的铜以及3-10%的钼。不含钨。

一些自熔合金已在工业上使用了不止25年并且相当成功。这些合金的熔化温度范围大约为1075℃，在如低达650℃的温度下失去热硬度;故而自熔合金不能在高温下使用。同时，倘若需要高的耐磨性，则例如英国专利说明书第867455号中所述，要添加一种碳化物，如碳化钨。而碳化钨是昂贵的，并且制成的涂层难以磨光，难熔以及耐蚀性差。

欧洲专利说明书第0009881号（1984年1月11日已公告）涉及一种合金成分，即至少48%的钴、镍和铁（如有）、27-35%的铬、5-15%的钼和（或）钨、0.3-2.25%的碳和（或）硼、0-3%的硅和（或）锰、0-5%的钛等等、0-5%铜以及0-2%的稀土。然而，有某些限制，包括那些如果碳和（或）硼的含量大于或等于2%，则铬含量要大于30%。

铁最好大于10%。同时，最好不含硼，或者如果含有硼，则不应大于1%;此外，在含有大量碳的场合，要指出硼的范围。