新型粉末的制作方法
【專利說明】新型粉末 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及可用于涂布鑄鐵零件的新型金屬粉末。本發(fā)明還設(shè)及使用該新型金屬 粉末涂布鑄鐵零件的方法。使用該金屬粉末涂布玻璃模具表面的可能性尤其重要。本發(fā)明 還設(shè)及被該金屬粉末涂布的金屬零件，如鑄鐵零件或玻璃模具。
[0002] 背景
[0003] 通過用耐磨和耐腐蝕表面涂布工具，可W延長(zhǎng)在苛刻磨損和腐蝕條件下工作的金 屬工具的壽命。運(yùn)樣的金屬工具存在于各種工業(yè)中并可W例如由低合金鋼、青銅、不誘鋼或 鑄鐵制成。
[0004] 許多工業(yè)具有經(jīng)受磨損、腐蝕和熱循環(huán)的鑄鐵零件。運(yùn)些包括中空玻璃制造、汽 車、船舶、接地工具等。其一個(gè)實(shí)例是用于制造玻璃瓶和罐的工具。為了改進(jìn)該設(shè)備的壽命， 用儀基自助烙粉末涂布關(guān)鍵零件（例如模具和導(dǎo)環(huán)（guidering)邊緣、活塞（plunger)和 頸環(huán)（neckring)表面）。使用不同的表面加硬方法：例如通過火焰噴涂接著烙結(jié)或HVOF 接著烙結(jié)涂布活塞，而模具邊緣、頸環(huán)、導(dǎo)環(huán)使用粉末焊接或等離子轉(zhuǎn)移?。≒TA)-焊接涂 布。
[0005] 在兩個(gè)步驟中進(jìn)行玻璃成型：在所謂粗?；疘nkmold)中進(jìn)行的預(yù)成型，和在所 謂最終模具中進(jìn)行的最終成型。與模具接觸的玻璃的溫度在粗模中為大約iioor，在最終 模具中為700-800°C。模具的溫度可W波動(dòng)至550-600°C，但表面溫度甚至可W短時(shí)間更 高。此外，模具表面與化學(xué)活性玻璃接觸。對(duì)模具的重要要求是良好的表面光潔度、良好的 抗熱沖擊性、抗尺寸變化性、抗氧化和生長(zhǎng)性。運(yùn)造成=個(gè)關(guān)鍵問題：玻璃與模具表面的粘 著/粘合和形成不平整（表面粗糖化）；模具的氧化；和模具的磨損/點(diǎn)蝕。
[0006] 運(yùn)些問題造成玻璃產(chǎn)品中的瑕疵并限制模具的使用壽命。
[0007] -般而言，自助烙合金被定義為含有與強(qiáng)碳化物和棚化物形成元素如W和/或Mo 和/或化結(jié)合的0. 5-5%棚、0. 1-6%娃和最多3%碳的鐵基、儀基、鉆基或銅基合金。商業(yè) 上最多使用的自助烙合金是含有超過1. 5%的單獨(dú)或結(jié)合的棚和娃的Ni基合金。棚和娃 將烙點(diǎn)降低幾百度；它們通過還原Ni、Co、化和化的氧化物促進(jìn)潤(rùn)濕；它們形成輕質(zhì)低烙 點(diǎn)棚娃玻璃，其流向該沉積物的表面并防止其氧化。棚也是具有與儀、銘、鋼、鶴和鐵硬質(zhì)棚 化物的潛在的硬化劑。在Ni基自助烙合金的情況下，根據(jù)可高達(dá)16%的銘含量，棚含量為 1-3.5%。
[0008] 各種工業(yè)中使用的基底材料可W是低合金鋼、球墨鑄鐵或?qū)訝铊T鐵（lamellar castiron)、青銅或不誘鋼。對(duì)于一些用途，由于能實(shí)現(xiàn)更高生產(chǎn)率和更低成本的良好熱導(dǎo) 率，層狀鑄鐵是優(yōu)選的選擇。通過層狀鑄鐵的堆焊的表面加硬是困難的，因?yàn)殍T鐵由于石墨 片層的低強(qiáng)度、低延性和接近0的熱膨脹系數(shù)而對(duì)斷裂敏感。在其它類型的基底，如青銅或 不誘鋼的表面加硬中也可能發(fā)生裂紋形成。目前，只有用儀基自助烙系列物（grade)進(jìn)行 鑄鐵零件的堆焊才能獲得無裂紋涂層。
[0009] 由于成本和環(huán)境和健康考慮，長(zhǎng)期W來希望通過在粉末中引入更多化來降低合 金成本，但運(yùn)樣做的嘗試尚未成功，其造成在層狀鑄鐵熱影響區(qū)（HA幻中的更多裂紋形成。
[0010] 發(fā)巧概沐
[0011] 本發(fā)明提供對(duì)上述問題的解決方案。本發(fā)明人已經(jīng)表明，可W提高金屬粉末的鐵 含量并將運(yùn)種粉末用于由鑄鐵，例如層狀鑄鐵制成的零件的堆焊，如PTA焊接，同時(shí)避免裂 紋形成。
[0012] 通過用相對(duì)高量的鐵稀釋儀基系列物，同時(shí)優(yōu)化銘和儀的量并將運(yùn)種合金粉末用 于表面涂布金屬基底，例如鑄鐵的PTA焊接，獲得具有下列性質(zhì)的涂層：類似于目前使用的 儀基自助烙系列物的硬度；與目前使用的儀基系列物類似的焊接和機(jī)械加工性質(zhì)；可W避 免鑄鐵熱影響區(qū)中的裂紋和/或減小至與儀基系列物相當(dāng)?shù)某叽?；比目前使用的儀基自助 烙系列物中更少的孔隙和更少的游離石墨；較低材料成本；在操作和焊接過程中的較低環(huán) 境影響和危害較低的工作條件。
[0013] 可W優(yōu)化化和儀的量W使鑄鐵熱影響區(qū)中的裂紋總長(zhǎng)度最小化，W使總裂紋長(zhǎng) 度為0至最多1100微米。
[0014] 通過用儀稀釋該鐵基涂層，逐漸降低該涂層中的游離石墨量和孔隙率，在16%儀 下，孔隙和游離石墨的量小于在常用Ni基材料中觀察到的量。
[0015] 本發(fā)明還具有使儀的用量最小化由此降低在粉末生產(chǎn)、操作和焊接過程中對(duì)健康 和/或環(huán)境的潛在影響的優(yōu)點(diǎn)。
[001引燃
[0017] 圖例
[0018] 圖1.顯示堆焊在層狀鑄鐵上的樣品I的橫截面的LOM顯微照片。顯示涂層和基 底之間的結(jié)合區(qū)。在鑄鐵HAZ中沒有觀察到裂紋。
[0019] 圖2.顯示堆焊在層狀鑄鐵上的對(duì)比例3的橫截面的LOM顯微照片。顯示涂層和 基底之間的結(jié)合。在鑄鐵HAZ中觀察到從涂層邊緣開始的裂紋。
[0020] 圖3.來自實(shí)施例8的表面涂布結(jié)果。
[0021] 圖4.來自實(shí)施例9的表面涂布結(jié)果。
[0022] 圖5.來自實(shí)施例10的表面涂布結(jié)果。
[0023] 圖6.來自實(shí)施例11的表面涂布結(jié)果。
[0024]在全文中，待覆蓋或被覆蓋的金屬零件或部件（例如鑄鐵部件）被稱作基底。
[0025] 涂布基底表面的方法可W被稱作"表面涂布"或"表面加硬"或堆焊。
[0026] 本發(fā)明基于實(shí)現(xiàn)下述狀況：具有相對(duì)較高化含量的金屬粉末可用于表面涂布基 底，例如鑄鐵、低合金碳鋼、青銅或不誘鋼零件，并在涂層和基底之間極少形成裂紋。用于表 面涂布的方法可W是可在鑄鐵零件上沉積金屬粉末的任何方法。運(yùn)樣的方法包括例如等離 子轉(zhuǎn)移?。≒TA)或激光烙覆（lasercladding);熱噴涂法，如HVOF或HVAF，火焰噴涂、等離 子噴涂或冷噴涂。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明使用的金屬粉末可通過霧化具有適量合金元素的烙體制造。氣-氣或 氣-水霧化是此類方法的實(shí)例。粒度的選擇取決于用于表面涂布的沉積方法和所選設(shè)備并 在技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。粒度可W為10至250微米，優(yōu)選對(duì)于PTA為53至212微米，對(duì) 于激光烙覆為45至150微米，對(duì)于火焰噴涂為36-125微米，和對(duì)于HV0F、HVAF、冷噴涂或 等離子噴涂為53微米至10微米。
[002引本發(fā)明提供；
[0029]I.適合通過熱噴涂或包覆焊接表面涂布金屬零件的金屬粉末，其由5-20%化； 0. 5-5%Si;0. 2-3. 5%B;12-70%Ni;0-1. 5%C、0-2%P構(gòu)成；余量是化。
[0030] 2.根據(jù)第 1 點(diǎn)的金屬粉末，其由 5-9 %Cr;2-3 %Si;0. 2-2 %B;16-55 %Ni; 0-1. 5%C、0-2%P構(gòu)成；余量是化。
[0031] 3.根據(jù)第 1 或2 點(diǎn)的金屬粉末，其由 5. 5-8%Cr、2-3%Si;0. 2-2%B、16-50%Ni; 0-1. 5%C、0-2%P構(gòu)成；余量是化。
[0032] 4.根據(jù)第1-3點(diǎn)任一項(xiàng)的金屬粉末，其適合通過等離子轉(zhuǎn)移弧焊或激光烙覆表面 涂布。
[0033] 5.根據(jù)第1-4點(diǎn)任一項(xiàng)的金屬粉末，其適合表面涂布鑄鐵。
[0034] 6.根據(jù)第1至5點(diǎn)任一項(xiàng)的金屬粉末用于鑄鐵部件的等離子轉(zhuǎn)移弧焊或激光烙覆 的用途。
[0035] 7.金屬或鑄鐵部件，其具有使用根據(jù)第1-5點(diǎn)任一項(xiàng)的粉末制成的表面涂層。
[0036] 該金屬粉末可用于表面處理球墨鑄鐵和層狀鑄鐵。
[0037] 另一方面，本發(fā)明提供已使用該金屬粉末涂布或表面處理的鑄鐵零件