一种镍钼铬-金刚石合金复合粉末及其制备方法和用途与流程

文档序号:18174439发布日期:2019-07-13 10:00阅读:337来源:国知局

本发明属于金属粉末材料技术及先进制造应用领域,具体涉及镍钼铬-金刚石合金复合粉末材料技术,主要用于高速热喷涂、热压烧结和3d打印成型等。



背景技术:

金刚石材料在超硬领域应用越来越广泛,金刚石刀具、工具、磨料均成为工业技术不可缺少的产品技术,金刚石当前的应用主要局限于镀层和小体积块体材料,如cvd金刚石镀膜刀具、钻头、切割具,金刚石砂带,金刚石粉末和胶粘接固结制造的金刚石涂层砂轮片,或硬度测量用金刚石压头等。基于金刚石自身硬度高和性脆,作为整体材料应用,既不经济也不耐用。

为了获得更高的耐磨性能和超硬材料,科技人员从硬质合金、金属碳化物材料、金属氧化物材料,金属硼化物等逐渐关注金刚石或类金刚石材料,金刚石镀膜、涂层和整体金刚石复合材料越来越受到关注,发明专利cn109234593a一种金刚石/铜基复合材料及其制备方法介绍了45-55%(wt)金刚石粉末与铜钛粉末(ti含量0.5-2.0%)进行球磨混合,放电等离子热压烧结铜基金刚石整体块体材料。

但是,金刚石性能脆性,成型方法单一,应用面受限。本发明镍钼铬-金刚石合金复合粉末,以满足通过高速热喷涂、激光3d打印、热压烧结等方法制造超硬的耐磨耐蚀机械零部件产品。

但是,金刚石材料具有成型表面脆性,与金属润湿性差,自身熔点高的特点,无法通过金属熔化方法获得材料成型不足的缺点。



技术实现要素:

鉴于金刚石材料性能脆性,与金属润湿性差,自身熔点高的特点,无法通过金属熔化方法获得材料成型不足的缺点。为实现金刚石应用范围扩大,本发明的目的是提供一种金刚石复合粉末,该粉末由低熔点金属相包覆高熔点的金刚石相组成复合颗粒,再通过复合颗粒的低熔点粘结相互相粘结,实现金刚石颗粒均匀分散在金属粘结相中的复合金刚石材料或涂层。

为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:

一种镍钼铬-金刚石合金复合粉末按照质量百分含量,其由以下组分组成:35~60%的金刚石、9.2~17.6%的mo、3.6~9.4%的cr、0.2~0.65%的fe、0.2~0.65%的co、余量为ni。

进一步的,所述镍钼铬-金刚石合金复合粉末由核壳结构的球形颗粒或不规则颗粒组成,其外层为镍钼铬合金粘结相,内核为多个互不相连的金刚石颗粒,镍钼铬合金粘结相包覆多个互不相连的金刚石颗粒,且每个金刚石颗粒上均包覆镍钼铬合金粘结相。

按照质量百分含量,所述镍钼铬合金粘结相的组成为:23.0~27.0%mo、9.0~14.5%cr、0.5~1.0%fe、0.5~1.0%co、余量为ni。

本发明的镍钼铬-金刚石合金复合粉末由以下3中方法的任一一种制备得到:

方法a,一种镍钼铬-金刚石合金复合粉末的制备方法,包括以下步骤:

步骤a1,以铬镍、钼铁、钴合金为原料,加入真空熔炼炉进行熔炼,熔炼出nimocr粘结相合金熔融体;

步骤a2,将金刚石颗粒与步骤a1得到的nimocr粘结相合金熔融体混合成为高温熔融熔体,经ar雾化获得镍钼铬-金刚石合金复合粉末。

方法b,一种镍钼铬-金刚石合金复合粉末的制备方法,包括以下步骤:

步骤b1,以铬镍、钼铁、钴合金为原料,加入真空熔炼炉进行熔炼,熔化温度为1460℃,熔炼出nimocr粘结相合金熔融体,经氩气喷吹雾化为nimocr基合金粉末;

步骤b2,将金刚石颗粒与nimocr基合金粉末混合,进行真空球磨混合,随后进行气氛热等静压烧结成金刚石-镍钼铬合金棒料;

步骤b3,将步骤2得到的金刚石-镍钼铬合金棒料在eiga真空感应熔炼炉进行熔炼,以高纯氩气对熔融的金刚石-镍钼铬合金液滴进行喷吹雾化,冷却筛分得到金刚石-镍钼铬合金复合粉末。

方法c,一种镍钼铬-金刚石合金复合粉末的制备方法,包括以下步骤:

步骤c1,以铬镍、钼铁、钴合金为原料,加入真空熔炼炉进行熔炼,熔炼出nimocr粘结相合金熔融体,经氩气喷吹雾化为nimocr基合金粉末;

步骤c2,将金刚石颗粒与镍钼铬合金粉末混合,加热无水乙醇进行球磨混合,将聚乙烯醇和羧甲基纤维素的混合物,金刚石和镍钼铬粉末球磨粉末相混合制成浆状物,并进行离心喷雾干燥制粒;

步骤c3,对制粒的金刚石-nimocr的合金粉末进行烧结,烧结温度890~1100℃,再经冷却、筛分获得包覆金刚石-镍钼铬合金复合粉末。

本发明的镍钼铬-金刚石合金复合粉末的用途,能够用于以下几个方面:

(1)用于超音速火焰喷涂、等离子喷涂、激光喷涂用粉末;

(2)用于热等静压烧结、热压烧结用粉末;

(3)用于激光3d打印用合金粉末。

本发明的有益效果是:本发明提供的一种镍钼铬-金刚石合金复合粉末,金刚石材料熔点4000℃以上,粘结相镍钼铬合金的熔点只有900~1380℃,这样仅需要在较低的粘结相熔点的温度范围内就可以制备含35~60%(wt)金刚石成分的金刚石涂层或整体零件,金刚石颗粒由冶金结合的金属粘结相固定,机械性能优良。为cvd金刚石镀膜、无机粘结金刚石涂层应用之外又拓宽新的渠道。

具体实施方式

本发明的镍钼铬-金刚石合金复合粉末按照质量百分含量,其由以下组分组成:35~60%的金刚石、9.2~17.6%的mo、3.6~9.4%的cr、0.2~0.65%的fe、0.2~0.65%的co、余量为ni。

其中,镍钼铬-金刚石合金复合粉末由核壳结构的球形颗粒或不规则颗粒组成,其外层为镍钼铬合金粘结相,内核为多个互不相连的金刚石颗粒,镍钼铬合金粘结相包覆多个互不相连的金刚石颗粒,且每个金刚石颗粒上均包覆镍钼铬合金粘结相。

对于镍钼铬合金粘结相,其是合金成分,不论复合粉末中金刚石的占比是35%还是60%,镍钼铬合金粘结相的成分均不变;按照质量百分含量,所述镍钼铬合金粘结相的组成为:23.0~27.0%mo、9.0~14.5%cr、0.5~1.0%fe、0.5~1.0%co、余量为ni。

下面结合一些具体实施例对本发明作更进一步的说明。

实施例1:

按照nimocr粘结相合金成分要求,将铬镍、钼铁、钴等合金加入真空熔炼炉进行熔炼,熔化温度为1460℃,熔炼出nimocr粘结相合金熔融体,将金刚石颗粒与nimocr粘结相合金熔融体按35:65的质量比进行混合成为高温熔融熔体,经ar雾化获得镍钼铬-金刚石合金复合粉末,按照质量百分含量,其组成为:35.00%金刚石、17.6%mo、9.4%cr、0.65%fe、0.65%co和余量的ni。该复合合金粉末的金刚石颗粒为不规则颗粒,镍钼铬合金粘结相包覆多个金刚石颗粒的复合结构,复合粉末形状为球形。

实施例2:

按照nimocr粘结相合金成分要求,将铬镍、钼铁、钴等合金加入真空熔炼炉进行熔炼,熔化温度为1460℃,熔炼出nimocr粘结相合金熔融体,经氩气喷吹雾化为nimocr基合金粉末;将金刚石颗粒与nimocr基合金粉末按60:40质量比进行真空球磨混合,随后进行气氛热等静压烧结成金刚石-镍钼铬合金棒料,烧结温度1280±20℃,压力为165mpa,保护气氛为氩气,金刚石-镍钼铬合金棒料在eiga真空感应熔炼炉进行熔炼,以高纯氩气对熔融的金刚石-镍钼铬合金液滴进行喷吹雾化,感应熔炼电流650a,氩气速度1100m/s,冷却筛分达到金刚石-镍钼铬合金复合粉末,按照质量百分含量,其组成为:60.00%金刚石、9.2%mo、3.6%cr、0.2%fe、0.2%co和余量的ni。该复合合金粉末的金刚石颗粒为类球状颗粒,镍钼铬合金粘结相包覆多个金刚石颗粒的复合结构,复合粉末形状为球形。

实施例3:

按照nimocr粘结相合金成分要求,将铬镍、钼铁、钴等合金加入真空熔炼炉进行熔炼,熔化温度为1460℃,熔炼出nimocr粘结相合金熔融体,经氩气喷吹雾化为nimocr基合金粉末;将金刚石颗粒与nimocr基合金粉末按质量百分比50:50混合,加热无水乙醇进行球磨混合,将45wt%的聚乙烯醇和羧甲基纤维素按2.5:1.5比例的混合物,55wt%的金刚石和镍钼铬粉末球磨粉末相混合制成浆状物,并进行离心喷雾干燥制粒,对制粒的金刚石-nimocr的合金粉末进行烧结,烧结温度890~1100℃,再经冷却、筛分获得包覆金刚石-镍钼铬合金复合粉末,按照质量百分含量,其组成为:50.00%金刚石、12.13%mo、7.2%cr、0.25%fe、0.5%co和余量的ni。该复合合金粉末的金刚石颗粒为类球状颗粒,镍钼铬合金粘结相包覆多个金刚石颗粒的复合结构,复合粉末形状为球形。

实施例4:

按照与实施例1相同的方法,制备金刚石颗粒与nimocr粘结相合金质量比为40:60的镍钼铬-金刚石合金复合粉末,得到的镍钼铬-金刚石合金复合粉末的组成为:40.00%金刚石、16.2%mo、8.2%cr、0.6%fe、0.4%co和余量的ni。该复合合金粉末的金刚石颗粒为不规则颗粒,镍钼铬合金粘结相包覆多个金刚石颗粒的复合结构,复合粉末形状为球形。

实施例5:

按照与实施例2相同的方法,制备金刚石颗粒与nimocr粘结相合金质量比为60:40的镍钼铬-金刚石合金复合粉末,得到的镍钼铬-金刚石合金复合粉末的组成为:45.0%金刚石、14.2%mo、6.6%cr、0.4%fe、0.3%co和余量的ni。该复合合金粉末的金刚石颗粒为不规则颗粒,镍钼铬合金粘结相包覆多个金刚石颗粒的复合结构,复合粉末形状为球形。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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