[发明专利]一种等离子弧堆焊用耐高温腐蚀及磨损钴基粉末

说明书

本发明为一种等离子弧堆焊用耐高温腐蚀及磨损钴基粉末。该粉末包含Cr、Mo、Si、Al、Ta、氧化钇、氧化铈，粉末各组分质量百分数如下：Cr：12~14%；Mo：20~24%；Si：2.5~3.2%；Al：3~6%；Ta：1~3%；氧化钇：0.3~0.8%；氧化铈：0.1~0.2%；余量为Co，原始粉末的粒径范围为200‑350目。本发明通过对Cr、Mo、Si、Al以及氧化钇、氧化铈等稀土氧化物进行合理的成分配比，在保证钴基合金强度、耐磨性的同时又能保持其高的抗氧化、抗硫化能力。

技术领域

本发明属于表面工程、冶金领域，涉及一种用于等离子弧堆焊钴基合金粉末，特别是涉及一种等离子弧堆焊用耐高温腐蚀及磨损涂层钴基合金粉末。

背景技术

在能源化工及热电厂高温及腐蚀介质工况下，零部件表面磨损和腐蚀其的主要形式。目前采用表面工程技术如表面改性、表面堆焊等技术在基体表面沉积一层几微米至几毫米的涂层，从而赋予基体材料优异的耐热、耐蚀、耐磨和抗高温氧化等性能。采用热喷涂、埋弧堆焊、激光熔敷等工艺获得的涂层存在一些质量问题，如:涂层中存在致密度低、气孔、氧化物夹杂等缺陷；焊接热输入不易控制，导致涂层成分稀释率过大，涂层耐磨耐蚀性能下降；涂层厚度小和基体结合强度低、制备过程复杂、生产效率低等问题。采用等离子弧堆焊技术制造高温耐磨耐蚀涂层，可以有效的解决上述问题，并拥有生产工艺条件易调节、操作简单、易实现自动化生产，并有效的降低生产成本。

等离子弧堆焊技术是表面工程及再制造领域的一个分支，自上世纪六十年代人们在掌握获得大功率、长寿命的等离子体发生器后，等离子电弧作为一种具有较高能量密度、电弧挺度的新型热源广泛地用在表面熔敷领域。等离子弧堆焊采用联合弧或转移弧熔化零件表面耐磨损耐腐蚀粉末，对零件表面进行改性，使零件表面获得优异的性能。其具有高效、低稀释率、自动化程度高、堆焊用材料范围广等优点，在国内外已获得迅速发展和广泛使用。

钴基合金在高温腐蚀介质工况仍具有优异的耐磨、耐腐蚀、抗氧化等性能。特别是其红硬性好，抗摩擦磨损和腐蚀磨损性能好，可以在恶劣的环境下使用。常用的钴基合金粉末为 Co-Cr-W系和Co-Cr-Mo系，堆焊这些合金粉末获得熔敷层，虽然可以在一定程度上改善基体金属耐热、耐磨损能，但其高温抗腐蚀能仍待提高，在Na2SO4-K2SO4混合盐900℃保温 200h后，涂层的发生严重的硫化其内硫化物深度可达55um并生成大量的氧化物。有研究表明Co-25Cr-10Ni-4Al-5Ta-0.5Y具有很好的耐高温腐蚀性能，但是其显微硬度最佳仅为650～700HV_0.5，耐磨损性能不足。堆焊层的耐磨损和耐腐蚀性不足均使涂层的使用持久性能降低，从而使粉末的使用范围受到了一定的局限性。

发明内容

本发明为了解决上述现有的钴基合金存在的不足，提供一种等离子弧堆焊用耐高温腐蚀及磨损钴基粉末。该粉末通过在合金粉末中加入Al和稀土元素，并采用机械合金化方法获得一种具有良好的高温耐磨损、耐腐蚀性能且性能稳定的等离子弧堆焊用耐高温腐蚀及磨损钴基合金粉末。本发明采用合理的粉末配比和行星式球磨机机械合金化方法制得成分混合均匀、粒度适中、活性较高的钴基合金粉末，较雾化制粉简单易行、节约成本，复合国家节能减排的环保理念。

本发明的技术方案为：

一种等离子弧堆焊用耐高温腐蚀及磨损钴基粉末，包含Cr、Mo、Si、Al、Ta、氧化钇、氧化铈，粉末各组分质量百分数如下：Cr：12～14％；Mo：20～24％；Si：2.5～3.2％；Al：3～6％； Ta：1～3％；氧化钇：0.3～0.8％；氧化铈：0.1～0.2％；余量为Co，原始粉末的粒径范围为200～350 目。

所述的耐高温腐蚀及磨损钴基粉末的制备方法，包括以下步骤：

1)配料：将原始粉末按照以上比例进行配料，原始粉末为99.99wt％的钴粉，99.99wt％的铬粉，99.99wt％钼粉，99.95wt％硅粉，99.99wt％铝粉，99.95wt％钽粉，99.95wt％氧化钇， 99.95wt％氧化铈；