[发明专利]新型粉末

说明书

本发明涉及可用于涂布铸铁零件的新型金属粉末。本发明还涉及使用该新型金属粉末涂布铸铁零件的方法。使用该金属粉末涂布玻璃模具表面的可能性尤其重要。本发明还涉及被该金属粉末涂布的金属零件，如铸铁零件或玻璃模具。

发明领域

本发明涉及可用于涂布铸铁零件的新型金属粉末。本发明还涉及使用该新型金属粉末涂布铸铁零件的方法。使用该金属粉末涂布玻璃模具表面的可能性尤其重要。本发明还涉及被该金属粉末涂布的金属零件，如铸铁零件或玻璃模具。

背景

通过用耐磨和耐腐蚀表面涂布工具，可以延长在苛刻磨损和腐蚀条件下工作的金属工具的寿命。这样的金属工具存在于各种工业中并可以例如由低合金钢、青铜、不锈钢或铸铁制成。

许多工业具有经受磨损、腐蚀和热循环的铸铁零件。这些包括中空玻璃制造、汽车、船舶、接地工具等。其一个实例是用于制造玻璃瓶和罐的工具。为了改进该设备的寿命，用镍基自助熔粉末涂布关键零件(例如模具和导环(guide ring)边缘、活塞(plunger)和颈环(neck ring)表面)。使用不同的表面加硬方法：例如通过火焰喷涂接着熔结或HVOF接着熔结涂布活塞，而模具边缘、颈环、导环使用粉末焊接或等离子转移弧(PTA)-焊接涂布。

在两个步骤中进行玻璃成型：在所谓粗模(blnk mold)中进行的预成型，和在所谓最终模具中进行的最终成型。与模具接触的玻璃的温度在粗模中为大约1100℃，在最终模具中为700-800℃。模具的温度可以波动至550-600℃，但表面温度甚至可以短时间更高。此外，模具表面与化学活性玻璃接触。对模具的重要要求是良好的表面光洁度、良好的抗热冲击性、抗尺寸变化性、抗氧化和生长性。这造成三个关键问题：玻璃与模具表面的粘着/粘合和形成不平整(表面粗糙化)；模具的氧化；和模具的磨损/点蚀。

这些问题造成玻璃产品中的瑕疵并限制模具的使用寿命。

一般而言，自助熔合金被定义为含有与强碳化物和硼化物形成元素如W和/或Mo和/或Cr结合的0.5-5％硼、0.1-6％硅和最多3％碳的铁基、镍基、钴基或铜基合金。商业上最多使用的自助熔合金是含有超过1.5％的单独或结合的硼和硅的Ni基合金。硼和硅将熔点降低几百度；它们通过还原Ni、Co、Cr和Fe的氧化物促进润湿；它们形成轻质低熔点硼硅玻璃，其流向该沉积物的表面并防止其氧化。硼也是具有与镍、铬、钼、钨和铁硬质硼化物的潜在的硬化剂。在Ni基自助熔合金的情况下，根据可高达16％的铬含量，硼含量为1-3.5％。

各种工业中使用的基底材料可以是低合金钢、球墨铸铁或层状铸铁(lamellarcast iron)、青铜或不锈钢。对于一些用途，由于能实现更高生产率和更低成本的良好热导率，层状铸铁是优选的选择。通过层状铸铁的堆焊的表面加硬是困难的，因为铸铁由于石墨片层的低强度、低延性和接近0的热膨胀系数而对断裂敏感。在其它类型的基底，如青铜或不锈钢的表面加硬中也可能发生裂纹形成。目前，只有用镍基自助熔系列物(grade)进行铸铁零件的堆焊才能获得无裂纹涂层。

由于成本和环境和健康考虑，长期以来希望通过在粉末中引入更多Fe来降低合金成本，但这样做的尝试尚未成功，其造成在层状铸铁热影响区(HAZ)中的更多裂纹形成。

发明概述

本发明提供对上述问题的解决方案。本发明人已经表明，可以提高金属粉末的铁含量并将这种粉末用于由铸铁，例如层状铸铁制成的零件的堆焊，如PTA焊接，同时避免裂纹形成。