水泥回轉窯上過渡帶內表面用合金粉體、制備及其涂層制造技術

本發明專利技術公開了一種水泥回轉窯上過渡帶內表面用合金粉體及其制備方法，以及用所述粉體材料制備的涂層；粉體材料的化學成分按重量百分比包括：Fe：30?35％，Co：15?20％，Cr：15?20％，Mn：15?20％，Ni：15?20％，B：0.004?0.008％。本發明專利技術中水泥回轉窯上過渡帶內表面用合金粉體球形度高、流動性好、含氧量低、振實密度高、組份均一、為具有簡單面心立方結構的固溶體相組成，所述制備方法為一步法環境污染小，克服了二步法步驟復雜、能耗高等缺點；利用冷噴涂工藝獲得水泥回轉窯上過渡帶內表面涂層具有優異的耐腐蝕性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及金屬粉體材料及材料表面處理和強化
，尤其涉及一種水泥回轉窯上過渡帶內表面用合金粉體及其制備方法，以及用其制備的涂層。
技術介紹
水泥回轉窯的筒體是設備高效運行的基礎部件，其材質基本上是普通鋼，高溫下普遍存在高溫氧化腐蝕，產生氧化層；另外生產過程中水泥窯氣氛中含有SO2、Cl、K2O、Na2O等有害成分對筒體也會產生腐蝕，尤其在上過濾帶無窯皮區域(約25-40m，各個窯型不同)，且該部分筒體的腐蝕較嚴重，每次更換耐火磚表面都有一層氧化層。故做好回轉窯筒體的維護工作，尤其是對設備筒體腐蝕的有效處理成為現在的重要技術問題。針對水泥回轉窯上過濾帶腐蝕較嚴重的部位，研究和開發耐熱沖擊性好、耐磨性好、抗氧化、耐氯鹽孔蝕并且施工方便、經濟有效的涂層迫在眉睫。多組元高熵合金是近年來在塊體非晶合金的基礎上發展起來的一種全新合金體系，突破了傳統合金以一種或兩種元素為主要組元的設計理念，由不低于5種主要元素按照等原子比或接近于等原子比合金化，而且每一種金屬元素的摩爾數與該合金的總摩爾數比介于5-35％之間。合金元素增多產生的高熵效應，緩慢擴散效應、晶格扭曲效應和雞尾酒混合效應使晶體易于形成簡單體心立方(bcc)或簡單面心立方結構(fcc)，并可能伴有晶間化合物以及納米晶，從而達到固溶強化、沉淀強化和彌散強化效果。通過合金成分優化設計可使高熵合金在性能上比傳統合金具有更大的優勢，如高強度、高硬度、高耐蝕性、高耐熱性、特殊的電、磁學性質等特性。利用多組元高熵合金具有較高的熔點、硬度、抗磨損能力、抗腐蝕能力、抗高溫氧化能力等眾多優點，將其鍍膜到金屬基體表面，形成高熵合金薄膜，則會對材料的發展起到很好的推進作用。許多研究者針對高熵合金涂層的優點做了很多嘗試，如采用激光熔覆技術在低成本鐵基材料表面研制具有高硬度、高耐熱、耐腐蝕和特殊電、磁等優異綜合性能的FeCoNiCrAl2Si和6FeNiCoCrAlTiSi的高熵合金涂層(Zhang H,He Y Z,Pan Y,et al.Phase selection,microstructure and properties of laser rapidly solidified FeCoNiCrAl2Si coating[J].Intermetallics,2011,19(8):1130-1135)；采用激光熔覆技術在Ti-6A1-4V合金基體表面制備了TiVCrAlSi高熵合金涂層，該涂層具有bcc固溶體結構和少量的(Ti,V)5Si3第二相(Huang C,Zhang Y Z,Vilar R.Microstructure characterization of laser clad TiVCrAlSi high entropy alloy coating on Ti-6Al-4V substrate[J].Advanced Materials Research,2010,154-155:621-625)。但由于預混合高熵合金粉末中不同種類的金屬元素之間及其與基體之間密度、熔點、比熱和膨脹系數等熱物理性能存在差異，直接將其應用于激光熔復、熱噴涂等表面技術一方面難以得到成分均勻的涂層，涂層的成型質量和表面連續性無法滿足生產使用要求；另一方面在涂覆過程中集體對涂層的稀釋和元素本身的燒損，實際得到的合金涂層并不一定是名義上的高熵合金范疇。中國專利CN103394685B公開了一種用于制備高熵合金涂層的合金應用于激光熔復、熱噴涂等表面技術一方面難以得到成分均勻的涂層，涂層的成型質量和表面連續性無法滿足生產使用要求；另一方面在粉末及其制備方法和應用：該法首先按比例稱取粒度不大于200目且不小于300目的各種原料粉末，置于研缽中研磨1～3h使之充分混合，然后在鐵基材表面進行激光熔覆改性；天津大學申請的CN104141085A、CN104141084A和CN105401042A一系列專利也都是先采用研缽研磨各種混合粉體制備合金粉體的方法，然后在不同的基體上利用激光熔覆的方法制備不同的涂層。該法一方面所采用的原料都是金屬粉體，價格相對于相應合金粉體貴且粉體氧化量較高；另一方面采用研缽生產效率低，不適合大規模的工業生產，同時由于不同金屬元素的密度等熱物理性能存在差異，不可能完全混合均勻，從而使得后續激光熔覆的涂層質量和表面連續性無法滿足生產使用要求。中國專利CN1033290404A公開了一種激光熔覆用高熵合金粉末和高熵合金涂層的制備方法：該法將所需各種金屬粉體在球磨機中在Ar氣氣氛中在250-500轉/分的速度下球磨3-10h制得預合金粉體，然后由篩粉機篩出粒度范圍為140～320目的成品粉，在CO2高功率激光器下采用同步送粉的方式在45鋼基體上進行多道熔覆；中國專利CN104841930A公開的用于3D打印的合金粉體及應用其制備高熵合金涂層的方法也是采用球磨將各種原料混合均勻，然后采用激光選擇性燒結法在基體表面制得高熵合金涂層；同樣中國專利CN105401038A也是采用球磨法先制備合金粉體，然后在磨具鋼表面采用激光熔覆的方法制備涂層。上述各專利都是采用球磨法制備高熵合金預合金粉體，能耗高且粉體組分的均勻性仍然有待進一步提高，所采用的原料也都是金屬粉體，同樣存在價格貴、氧化量較高等缺點。沈陽工業大學申請的一系列專利CN104646660A、CN104651828A、CN104561990A、CN104550901A、CN104607631A和CN104561992A涉及到的合金粉體，都是將等摩爾比的金屬粉體或者金屬粉體與非金屬粉體在行星式球磨機中球磨或研缽中研磨2～5h所得，然后采用激光輻射合金化方法制備出高熵合金基復合材料改性層。上述專利制備高熵合金預合金粉體同樣存在前述的各種缺點。中國專利CN104561878A公開了一種噴涂用高熵合金粉末及其制備方法、復合材料及其制備方法：該專利采用真空熔煉爐熔煉高熵合金鑄棒-自耗式電極霧化二步法制粉，然后采用噴槍將所制高熵合金粉末噴涂到鋁合金、鎂合金、鋅合金、銅合金和鋼材等基體表面制得高熵合金涂層。該法利用二步法(先制備高熵合金鑄錠，然后在通過霧化制粉)制備的合金粉體，步驟復雜、能耗高，且第一步制備出來的高熵合金母體表面易形成一層氧化物薄膜。
技術實現思路
基于
技術介紹
存在的技術問題，本專利技術提出了一種水泥回轉窯上過渡帶內表面用合金粉體及其制備方法，以及用其制備的涂層，所述合金粉體球形度高、流動性好、含氧量低、振實密度高、組份均一、為具有簡單面心立方結構的固溶體相組成；制備方法環境污染小，步驟簡單、能耗低；所得涂層耐腐蝕性好。本專利技術提出的一種水泥回轉窯上過渡帶內表面用合金粉體，其化學成分按重量百分比包括：Fe：30-35％，Co：15-20％，Cr：15-20％，Mn：15-20％，Ni：15-20％，B：0.004-0.008％。優選地，其化學成分按重量百分比包括：Fe：33.2％，Co：17.4％，Cr：15.4％，Mn：16.1％，Ni：17.892％，B：0.008％。本專利技術提出的一種所述水泥回轉窯上過渡帶內表面用合金粉體的制備方法，包括以下步驟：S1、按配比稱取鐵錠、鈷錠、鉻錠、錳錠、鎳錠和鎳硼合金，按熔點由低到高的順序本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水泥回轉窯上過渡帶內表面用合金粉體，其特征在于，其化學成分按重量百分比包括：Fe：30?35％，Co：15?20％，Cr：15?20％，Mn：15?20％，Ni：15?20％，B：0.004?0.008％。

【技術特征摘要】
1.一種水泥回轉窯上過渡帶內表面用合金粉體，其特征在于，其化學成分按重量百分比包括：Fe：30-35％，Co：15-20％，Cr：15-20％，Mn：15-20％，Ni：15-20％，B：0.004-0.008％。2.根據權利要求1所述水泥回轉窯上過渡帶內表面用合金粉體，其特征在于，其化學成分按重量百分比包括：Fe：33.2％，Co：17.4％，Cr：15.4％，Mn：16.1％，Ni：17.892％，B：0.008％。3.一種如權利要求1或2所述水泥回轉窯上過渡帶內表面用合金粉體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、按配比稱取鐵錠、鈷錠、鉻錠、錳錠、鎳錠和鎳硼合金，按熔點由低到高的順序依次加入中頻感應熔煉爐中，抽真空至1-1.5×10-3MPa，然后充入氬氣，在氬氣壓力為1個大氣壓的條件下熔煉40-70min得到金屬液體；S2、將金屬液體送入中間包，然后經噴嘴進入霧化設備中進行氣霧化得到所述水泥回轉窯上過渡帶內表面用合金粉體。4.根據權利要求3所述水泥回轉窯上過渡帶內表面用合金粉體的制備方法，其特征在于，在S2中，金屬液體通過導流管送入中間包，且導流管的溫度為650-670℃。5.根據權利要求3或4所述水泥回轉窯上過渡帶內表面用合金粉體的制備方法，其特征在于，在S2中，金屬液體通過噴嘴的流速為8-12Kg/min。6.根據權利要求3-5中任一項所述水泥回轉窯上過渡帶內表面用合金粉體的制備方法，其特征在于，在S2中，在氣霧化的過程中，氣霧化的壓力為3-4MPa，所采用的氣體為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：冒愛琴，武杏榮，丁賠賠，阮和平，汪雷，曹伊君，楊洪穎，
申請(專利權)人：安徽瑞泰新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽;34