[发明专利]纳米组构热喷涂用NiCr-Cr3C2复合造粒粉体的制造方法

说明书

技术领域

本发明为一种热喷涂用纳米组构金属陶瓷造粒粉体的制备工艺，具体的说是一种纳米组构热喷涂用NiCr-Cr₃C₂复合造粒粉体的制造方法。

技术背景

在热喷涂技术的应用领域中，NiCr-Cr₃C₂涂层由于具有耐高温、耐磨擦、耐腐蚀等综合优异性能，被广泛应用在航空、发电及汽车制造等领域。NiCr-Cr₃C₂由两种不同性能的组份构成。其中NiCr合金具有良好的耐热及耐蚀性，Cr₃C₂在金属碳化物中抗氧化能力最强，在空气中加热到1100-1400℃才开始显著氧化，并且在高温条件下依然保持相当高的硬度。同时，Cr₃C₂还具有很强的耐蚀性和耐磨性，在稀硫酸溶液中是₁Cr₁₈Ni₉Ti不锈钢耐蚀性的30倍，而在蒸汽中则是Co-WC合金的50倍。NiCr-Cr₃C₂主要用于制作高温工作状态下的耐腐蚀、耐磨损涂层。普通热喷涂用NiCr-Cr₃C₂造粒粉体中的NiCr、Cr₃C₂颗粒为几个微米或接近微米的亚微米尺寸，我们开发的纳米组构热喷涂用NiCr-Cr₃C₂复合造粒粉体中的NiCr、Cr₃C₂颗粒为纳米尺度，涂层性能更加优异，已经应用在某种汽轮机叶片材料的表面强化上，取得了良好的效果。

这种热喷涂用高性能纳米组构造粒粉体的研制成功，将提高我国航空、发电、汽车等领域产品的性能和制造水平，为热喷涂技术及表面工程技术的进步提供有力的原材料保障。

发明内容

本发明的目的是要提供一种工艺路线清晰，各环节容易控制，产品质量稳定，具有较高的涂层结合力、较高的涂层表面硬度和较低的涂层孔隙率的纳米组构热喷涂用NiCr-Cr₃C₂复合造粒粉体的制造方法。

本发明的目的是这样实现的，该纳米组构NiCr-Cr₃C₂纳米粉的制造方法包括①NiCr和Cr₃C₂纳米粉的制备、②液态NiCr、Cr₃C₂包容体的制备、③热喷涂用纳米组构NiCr-Cr₃C₂复合造粒粉末的制备三个工艺步骤。

所述的NiCr纳米粉的制备是：采用等离子体电爆炸方法获得，使用螺旋送丝逆流式电爆法金属纳米粉制取设备，制得的NiCr纳米粉的平均粒径达到50nm～70nm。

所述的Cr₃C₂纳米粉的制备是：采用等离子体电弧方法获得，使用阳极两用匀流式电弧法金属纳米粉制取设备，把金属Cr作为阳极、高致密石墨碳棒作为阴极，在主机室内充入一定比例的

Ar、CH₄(或C₂H₂)作为工作气体；阴阳极之间产生的电弧把CH₄(或C₂H₂)部分电离成C离子和H离子，阳极坩埚金属熔池内的Cr加热蒸发，形成金属Cr烟气；在一定比例的气体浓度和特定的气压下，调整等离子体电弧电流及电压至特定参数，C离子和Cr烟气在这些特定参数下反应形成纳米级Cr₃C₂，制得的Cr₃C₂纳米粉的平均粒径为35-60nm。

所述的液态NiCr-Cr₃C₂包容体的制备是：将一定比例的NiCr、Cr₃C₂加入分散剂和增稠剂混合，采用多功能纳米粉制取设备通过行星球磨法对NiCr、Cr₃C₂及微量混合纳米氧化物进行混合、包容，从而获得NiCr、Cr₃C₂包容体。