[其他]含钼、铜和硼的铁合金

说明书

本发明是关于一种铁合金的组成，它包含钼、铜和硼，其特征在于改善了抗磨损和抗腐蚀性能，本发明还涉及热喷镀这种合金的方法。

热喷镀，也称火焰喷镀，包括使一种热易熔材料例如金属或陶瓷热软化，并将软化了的颗粒状的材料喷射到欲被涂覆的表面。被加热的材料颗粒撞到激冷它们的表面并结合在该表面上。常规的热喷镀枪用来既加热又推喷这些颗粒。有一种热喷镀枪，供给热喷镀枪的是粉末状热易熔材料。这种粉末一般由小颗粒组成，例如，在美国标准筛孔尺寸100目（149微米）至约2微米之间的小颗粒。

热喷镀枪通常利用燃烧或等离子火焰产生热以熔化粉末颗粒。但熟悉本领域技术的人认识到，还可以利用其它的加热手段，例如电弧、电阻加热器或感应加热器，这些加热器可单独使用或与其它形式的加热器组合使用。粉末型燃烧热喷镀枪中，用来运载和输送粉末的载体气体可以是某种燃烧气，或一种惰性气体例如氮，或仅仅是压缩空气。在等离子喷镀枪中，基本等离子气一般是氮或氩，常常在这种基本气体中加入氢或氦。载体气体一般与基本等离子气体相同，尽管诸如碳氢化合物等其它气体也可以在某些条件下使用。

材料可以以棒状或线状形式被送入加热区域。对于线型热喷镀枪，把要被喷射的棒或线状的材料送入由某种类型的火焰例如燃烧火焰形成的加热区域中，在那里材料被熔化或至少被热软化并且通常是通过鼓风气体使之雾化，然后以细小分散形式被推进到要涂覆的表面。在电弧线型喷涂枪中，二根线在它们端部之间的电弧放电中被熔化，通过压缩气体，通常是压缩空气，使这种熔化了的金属雾化并喷射到需要涂覆的工件上。棒或线材可常规地通过拉拨成形，或可通过把粉末烧结在一起形成，或借助一种有机粘结剂或其它适宜的粘结剂粘结成形，这些粘结剂能在加热区域的热量中分解从而释放出要被喷镀的细小分散的粉末。

有一类称为硬面合金可被用来制造涂层，例如通过热喷镀来形成涂层。这种铁合金包含硼和硅，硼和硅在工艺过程中充当熔剂并在涂层中作为硬化剂。通常，合金涂层用于硬质面层以提供抗磨性，特别是用于要求良好的表面光洁度的地方。

用于表面涂层的铁合金可以包含铬、硼、硅和碳，并可附加包含钼和/或钨。例如美国专利第4，064，608号揭示的铁基硬面合金，其组成范围如下（重量百分比）：约0.5至3%的硅，约1至3%硼，0至3%的碳，约5至25%的铬，0至15%的钼，0至15%的钨，其余基本上为铁。该合金被应用在杨琪造纸机的干燥器轧辊，包括在高温潮湿、腐蚀条件中处理纸张。但这种合金在酸腐蚀和摩擦损耗方面不如期望的那么好。

在某些情况下，在含钼合金中加入铜。美国专利第4，536，232揭示了一种铸铁合金为（重量百分比）：约1.2至2的碳，1至4的镍，1至4的钼，24至32的铬，最多达1的铜和最多达约1%的一种可包括硼的微量合金元素。

一个类似的铁合金组可以非晶态存在，它们包含例如元素钼和/或钨，硼、硅和/或碳。这种非晶态结构的合金通过从熔体快速冷却（淬冷）制备成，例如，如美国专利第4，116，682所描述的，非晶态的带子可通过在一个激冷的表面上使熔态的合金流骤冷而制得。一种将这种合金加工为直接可用形态的实际方法是通过热喷镀来产生涂层。

上面提到的美国专利第4，116，682描述了一种非晶态金属合金的Ma    Tb    Xc公式，其中M可以是铁、钴、镍和/或铬，T可包括钼和钨，X可包括硼和碳，后面X组的硼等等有最大为10的原子百分数，换算成非晶态合金中硼为约1.9%的重量百分数，这样的硼含量在特性上比上述通常的硬面合金中的硼含量低。

美国专利第4，473，401号中描述了一种针对疲劳性能的非晶态铁基合金，包含（原子百分比）：25%或低于该值的硅;2.5至25%的硼，规定硅和硼的总量在17.5至35%的范围内;1.5至20%的铬;0.2至10%的磷和/或碳;低于或等于30%的至少一种在一个包括钼和铜的12个元素的组中的元素;其余为铁;最大有效值为Mo5%和铜25%。在转换了单位之后铜的最大值为约重量的0.8%。这种类型的合金在抗磨和抗酸性腐蚀方面受到限制。

铁基成份的意义在于它们的成本比镍和钴的合金低，但是，对于耐腐蚀、抗摩擦损耗和抗磨耗的综合特性还期望进一步得到改善。

鉴于上述，本发明的一个主要目的是提供一种新颖的铁合金组成，其特征是有综合的抗腐蚀、抗磨损和抗磨耗性能。

本发明的进一步目的是提供一种用于热喷镀工艺的非晶态合金。

本发明的另一个目的是提供生产抗腐蚀和抗磨涂层的改进的热喷镀工艺方法。