一種用于熱噴涂的高合金鋼粉末及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種熱噴涂涂層材料及其制備方法，具體的說是一種用于熱噴涂的高合金鋼粉末及其制備方法，屬于熱噴涂技術領域。
【背景技術】
[0002]通過熱噴涂施加的涂層已知早被用于許多應用。例如，在車用發動機中，油潤滑的汽缸跑合面的表面已經特別是通過等離子噴涂進行涂覆有相當長的一段時間，所述涂層尤其是能顯著降低活塞環與汽缸壁之間的摩擦系數，從而顯著減少活塞環和汽缸的磨損，使得發動機使用壽命增長，保養周期(例如換油)延長，還使發動機性能顯著提高。
[0003]與其它涂層相比，鐵基熱噴涂涂層具有更加優異的力學性能、磁學性能和耐腐蝕性能。同時，鐵基系列涂層具有豐富的自然資源、低廉的材料成本，從而引起人們的研宄熱潮。但是，同其他涂層一樣，在傳統的宏觀力學性能測試中，鐵基涂層往往發生非均勻變形，塑性變形集中在少數的剪切帶，表現為宏觀脆性。鐵基涂層的這一特點很大程度上限制了其在工程領域中的應用。因此，如何在保持鐵基非晶高強度的前提下，提高鐵基非晶的塑性變形能力，增加韌性，是推廣鐵基涂層應用過程中亟需解決的現實問題。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是，提出一種用于熱噴涂的高合金鋼粉末及其制備方法，能夠對涂層進行增韌改良，同時保留其固有的高強度，高耐磨性特點，為大范圍的工程應用提供可能。
[0005]本發明解決以上技術問題的技術方案:一種用于熱噴涂的高合金鋼粉末，其化學成分重量百分比為:C:0.20-0.50%，Si:0.8-2.0%，Cr:0.87-0.95%，Mn:1.5-3.0%，Al:
0.42-0.58%，Ti:0.05-0.07%，B:0.005-0.007%，Ni:0.5-2.0%，且滿足 Mn 和 Ni 之和為
3.2-3.6%，鑭系稀土:0.021-0.033%，其余為Fe和不可避免的雜質；所述雜質的總含量彡0.1%，其成分按重量百分比為，P彡0.015%、S彡0.008%、H彡0.003%、N ^ 0.006%,O 彡 0.006% ；
所述鑭系稀土的組分質量百分比為:鈰:12-17%，銪:8-12%，鋱:7-11%，釓:5-12%,鐠:10-17%，鈥:0-4%，鉺:20-26%，余量為鑭，以上各組分之和為100%。
[0006]本發明的進一步限定技術方案，前述的用于熱噴涂的高合金鋼粉末，其化學成分重量百分比為:c:0.20%，Si:0.8%，Cr:0.87%，Mn:1.5%，Al:0.42%，Ti:0.05%，B:0.005%，N1:0.5%，鑭系稀土:0.021%，其余為Fe和不可避免的雜質；所述雜質的總含量< 0.1%，其成分按重量百分比為，P 彡 0.015%、S 彡 0.008%、H 彡 0.003%、N 彡 0.006%, O ^ 0.006% ；
所述鑭系稀土的組分質量百分比為:鈰:12%，銪:8%，鋱:7%，釓:5%，鐠:10%，鉺:20%，余量為鑭，以上各組分之和為100%。
[0007]前述的用于熱噴涂的高合金鋼粉末，其化學成分重量百分比為:C:0.35%，S1:
1.4%，Cr:0.91%，Mn:2.2%，Al:0.48%，Ti:0.06%，B:0.006%，Ni:1.1%，鑭系稀土:0.028%，其余為Fe和不可避免的雜質；所述雜質的總含量< 0.1%，其成分按重量百分比為，P 彡 0.015%、S 彡 0.008%、H 彡 0.003%、N^0.006%, O ^ 0.006% ；
所述鑭系稀土的組分質量百分比為:鈰:15%，銪:10%，鋱:9%，釓:8%，鐠:14%，鈥:2%，鉺:21%，余量為鑭，以上各組分之和為100%。
[0008]前述的用于熱噴涂的高合金鋼粉末，其化學成分重量百分比為:C:0.50%，S1:
2.0%，Cr:0.95%，Mn:3.0%，Al:0.58%，Ti:0.07%，B:0.007%，Ni:2.0%，鑭系稀土:0.033%，其余為Fe和不可避免的雜質；所述雜質的總含量< 0.1%，其成分按重量百分比為，P 彡 0.015%、S 彡 0.008%、H 彡 0.003%、N^0.006%, O ^ 0.006% ；
所述鑭系稀土的組分質量百分比為:鐘:17%，銪:12%，鋱:11%，釓:6%，鐠:15%，鈥:4%，鉺:22%，余量為鑭，以上各組分之和為100%。
[0009]一種用于熱噴涂的高合金鋼粉末的制備方法，包括以下步驟:
(1)金屬前置處理:采用草酸與二丙二醇甲醚按重量比3:2的比例混合，制成金屬表面清洗劑，對處理金屬進行表面清洗，溶液溫度保持20-25?，浸泡時間為1-1.5h ;
(2)金屬干燥處理:將待處理金屬從溶液中取出后瀝干，放置烘箱中進行干燥處理，烘箱溫度為110-120°C，干燥時間25-40min ；
(3)金屬粉碎處理:干燥后的金屬冷卻至常溫，放入球磨機中進行粉碎，球磨機中球料質量比為5-7: 1，球磨粉碎時間為15-17h，轉速280-350r/min，在粉碎過程中向球磨機中注入液氮降溫；
(4)金屬制粉處理:粉碎后的金屬粉料再放入球磨機中進行制粉處理，球磨機中球料質量比為8-9:1，球磨粉碎時間為4-6h，轉速200-250r/min，在粉碎過程中向球磨機中注入液氮降溫；
(5)過篩處理:球磨后的粉末根據噴涂需求進行過篩，即可獲得成品。
[0010]前述的用于熱噴涂的高合金鋼粉末的制備方法，包括以下步驟:
(1)金屬前置處理:采用草酸與二丙二醇甲醚按重量比3:2的比例混合，制成金屬表面清洗劑，對處理金屬進行表面清洗，溶液溫度保持25°C，浸泡時間為Ih ;
(2)金屬干燥處理:將待處理金屬從溶液中取出后瀝干，放置烘箱中進行干燥處理，烘箱溫度為120°C，干燥時間25min ；
(3)金屬粉碎處理:干燥后的金屬冷卻至常溫，放入球磨機中進行粉碎，球磨機中球料質量比為7:1，球磨粉碎時間為15h，轉速280r/min，在粉碎過程中向球磨機中注入液氮降溫;
(4)金屬制粉處理:粉碎后的金屬粉料再放入球磨機中進行制粉處理，球磨機中球料質量比為9:1，球磨粉碎時間為4h，轉速200r/min，在粉碎過程中向球磨機中注入液氮降溫；
(5)過篩處理:球磨后的粉末根據噴涂需求進行過篩，即可獲得成品。
[0011]前述的用于熱噴涂的高合金鋼粉末的制備方法，包括以下步驟:
(1)金屬前置處理:采用草酸與二丙二醇甲醚按重量比3:2的比例混合，制成金屬表面清洗劑，對處理金屬進行表面清洗，溶液溫度保持22°C，浸泡時間為1.2h ;
(2)金屬干燥處理:將待處理金屬從溶液中取出后瀝干，放置烘箱中進行干燥處理，烘箱溫度為115°C，干燥時間30min ；
(3)金屬粉碎處理:干燥后的金屬冷卻至常溫，放入球磨機中進行粉碎，球磨機中球料質量比為5:1，球磨粉碎時間為17h，轉速350r/min，在粉碎過程中向球磨機中注入液氮降溫;
(4)金屬制粉處理:粉碎后的金屬粉料再放入球磨機中進行制粉處理，球磨機中球料質量比為9:1，球磨粉碎時間為5h，轉速230r/min，在粉碎過程中向球磨機中注入液氮降溫；
(5)過篩處理:球磨后的粉末根據噴涂需求進行過篩，即可獲得成品。
[0012]進一步的，前述的用于熱噴涂的高合金鋼粉末的制備方法，包括以下步驟:
(1)金屬前置處理:采用草酸與二丙二醇甲醚按重量比3:2的比例混合，制成金屬表面清洗劑，對處理金屬進行表面清洗，溶液溫度保持20°C，浸泡時間為1.5h ;
(2)金屬干燥處理:將待處理金屬從溶液中取出后瀝干，放置烘箱中進行干燥處理，烘箱溫度為110°C，干燥時間40min ；
(3)金屬粉碎處理:干燥后的金屬冷卻至常溫，放入球磨機中進行粉碎，球磨機中球料質量比為6:1，球磨粉碎時間為17h，轉速280r/min，在粉碎過程中向球磨機中注入液氮降溫;
(4)金屬制粉處理:粉碎后的金屬粉料再放入球磨機中進行制粉處理，球磨機中球料質量比為8:1，球磨粉碎時間為4h，轉速250r/min，在粉碎過程中向球磨機中注入液氮降溫；
(5)過篩處理:球磨后的粉末根據噴涂需求進行過篩，即可獲得成品。
[0013]本發明的有益效果:
本發明在熱噴涂技術中使用的粉末與其它材料相比，該熱噴涂粉末成本低廉地提供優異的耐磨性能，該熱噴涂粉末還具有較低的熔點，因此在熱噴涂技術中節約能源地僅需要較低的溫度。該熱噴涂粉末也可以被應用到金屬本體上而不會對本體造成損害。此外，與熱噴涂技術中使用的其它鐵基材料相比，該熱噴涂粉末在熱噴涂技術中可以提供改善的抗氧化性能。
【具體實施方式】
[0014]實施例1
本實施例為一種用于熱噴涂的高合金鋼粉末，其化學成分重量百分比為:c:0.20%，Si:0.8%，Cr:0.87%，Mn:1.5%，Al:0.42%，Ti:0.05%，B:0.005%，Ni:0.5%，鑭系稀土:
0.021%，其余為Fe和不可避免的雜質；所述雜質的總含量< 0.1%，其成分按重量百分比為，P 彡 0.015%、S 彡 0.008%、H 彡 0.003%、N^0.006%, O ^ 0.006% ；
所述鑭系稀土的組分質量百分比為:鈰:12%，銪:8%，鋱:7%，釓:5%，鐠:10%，鉺:20%，余量為鑭，以上各組分之和為100%。
[0015]本實施例提供一種用于熱噴涂的高合金鋼粉末的制備方法，包括以下步驟:
(1)金屬前置處理:采用草酸與二丙二醇甲醚按重量比3:2的比例混合，制成金屬表面清洗劑，對處理金屬進行表面清洗，溶液溫度保持25°C，浸泡時間為Ih ;
(2)金屬干燥處理:將待處理金屬從溶液中取出后瀝干，放置烘箱中進行干燥處理，烘箱溫度為120°C，干燥時間25min ；
(3)金屬粉碎處理:干燥后的金屬冷卻至常溫，放入球磨機中進行粉碎，球磨機中球料質量比為7:1，球磨粉碎時間為15h，轉速280r/min，在粉碎過程中向球磨機中注入液氮降溫; (4)金屬制粉處理:粉碎后的金屬粉料再放入球磨機中進行制粉處理，球磨機中球料質量比為9:1，球磨粉碎時間為4h，轉速200r/min，在粉碎過程中向球磨機中注入液氮降溫；
(5)過篩處理:球磨后的粉末根據噴涂需求進行過篩，即可獲得成品。
[0016]實施例2
本實施例一種用于熱噴涂的高合金鋼粉末，其化學成分重量百分比為:c:0.35%，Si:
1.4%，Cr:0.91%，Mn:2.2%，Al:0.48%，Ti:0.06%，B:0.006%，Ni:1.1%，鑭系稀土:0.028%，其余為Fe和不可避免的雜質；所述雜質的總含量< 0.1%，其成分按重量百分比為，P 彡 0.015%、S 彡 0.008%、H 彡 0.003%、N^0.006%, O ^ 0.006% ；
所述鑭系稀土的組分質量百分比為:鈰:15%，銪:10