热喷涂用镍包覆粉末表面渗铝工艺.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 0 8 年增刊 。2 3 热喷涂用镍包覆粉末表面渗铝工艺 冀晓鹃，曾克里，张鑫 北京矿冶研究总院金属材料研究所，北京1 0 0 0 4 4 摘翼采用固体粉末渗铝方法在镍包覆复合粉的镍层中萼1 人铝成分，使其均匀分布．研究了热处理温 瘦、镍瀑对藏、保护气氛及骺采尾熬霾髂镑粉露瓣对渗入效袋翡影璃。对热渗入之后鹩粉寒进行表露形 貔溅测，表鹱采焉低裁含蠹的超缨程耪程氧气保护气象下进行熬处理爵使渗入元素分布垮键，耪寒表嚣 形貌球形度好，粉束流动性能好。 燕键词渗铝；镍包覆粉末；热处理 巾嗣分类号T G l 7 4 ；T B 3 2 1 文献标识码A文耄编号1 0 0 7 7 5 4 5 f 2 0 0 8 S 0 - - 0 0 2 3 - - 0 4 A l i t i z i n gP r o c e s so fN i c k e l - - C o a t e dP o w d e r sf o rT h e r m a lS p r a y i n g j IX i a o - j u a n , Z E N GK e ”l i Z H A N Gx m S u b ～h s t i t m eo fM e t a lM a t e r i a l s ，B e i j h a gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n g 船dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a A b s t 跨c l t h ea l t l m i n u mw a si n f i l t r a t e di n t o n i c k e ll a y e ro fn i c k e l c o a t e dc o m p o s i t ep o w d e r sv i ap o w e r c a l o r i z i n g ，w h i c hm a d ei td i s t r i b u t eu n i f o r m l y ．T h ee f f e c to fh e a tt r e a t m e n tt e m p e r a t u r e ，h o l d i n gt i m e ’ p r o t e c t i v ea t m o s p h e r e ，a n ds e l e c t e da l u m i n u mp o w d e r so na l u m e t i z i n gw e r ed i s c u s s e di nd e t a i l ．T h es c a n ” n i n ge t e c t r o n i cm i c r o s c o p e S E M w a su s e dt oo b s e r v et h em o r p h o l o g yo fs u r f a c eo ft h ep o w d e r s 。T h ee x - p e f i m e n t a lr e s 娃I t ss h o wt h a ts e l e c t i n gu l t r af i n ea l u m i n u mp o w d e r sw i t hl e s so x y g e nc o n t e n t a n dh y d r o z i n g c o u l dm a k ea l u m i n u md i s t r i b u t ee v e n l y ．a n dm a k et h ep o w d e r se x h i b i tf i n es p h e r i c i t ya sw e l la sg o o dl i q ⋯ u i d i t y ． K e y w o r d s A l i t i z i n g ；N i c k e l - - c o a t e dp o w d e r s ；H e a tt r e a t m e n t T h ec o a t i n g sc o n t a i n i n gn i c k e l ‘’a l u m i n u m c o m p o s i t ec o m p o n e n t su s u a l l ye x h i b i tg o o dc o r r o s i o nr e s i s t a n c ea n dh i g ht e m p e r a t u r eo x i d a t i o nr e s i s t a n c e E ．C o n v e n t i o n a la l u m e t i z i n gn i c k e l - - c o a t e dp o w d e r sw e r ep r e p a r e db ym e c h a n i c a lm i xO r a g g l o m e r a t i o na n dc l a d d i n g e 幻。w h i c hu s u a l l yr e q u i r et h er a wm a t e r i a lt ob eu l t r a f i n eo rn a n o - - a l u m i n u mp o w d e r s ，r e s u l t i n gi nl o w e rb i n d i n gf o r c e ， e x c e s s i v eu l t r a f i n ep o w d e r s ，d i f f i c u l t yt oc o n t r o l t h ec o m p o n e n t s ，a n dh i g h e rh a r d n e s so fc o a t i n g ， e t c ．I ti ss u g g e s t e dt h a tt h ep r o b l e m sr e f e r r e da b o r ec o u l db ei m p r o v e db yi n t r o d u c i n gn i c k e l - - a l u m i n u mc o m p o s i t ec o m p o n e n t st op o w d e r s 。 作者简介冀晓鹃 1 9 8 1 - - ，女．内蒙古丰镇人t 学磺士． C u r r e n t l y ，t h er e s e a r c ho fa l u m e t i z i n gi S c o n ” c e n t r a t e do na l u m e t i z e ds t e e la n da l u m e t i z e dr e 。 f r a c t o r ya l l o yc o a t i n g 。a n dS Oo n E 3 5 1 ，e n h a n c i n g c o r r o s i o nr e s i s t a n c ea n dh i g h 。t e m p e r a t u r eo x i d a 。’ t i o nr e s i s t a n c e ．I ti Sr e p o r t e dt h a ta l u m i n u mr e a c t s w i t ht h es u b s t r a t eo nt h es u r f a c et op r o d u c ec o m 。 p o u n d ，i ．e ．，F e A l ，F e 3 A l ，N i A l ，N i 3 A 1 e t c ．， w h i c ha r eo x i d i z e da n dt u r nt ob es t a b l ea n dc o m - p a c to x i d ef i l m ，i n c r e a s i n gt h eh i g h t e m p e r a t u r e o x i d a t i o nr e s i s t a n c e E t , e - - 7 ] ．H o w e v e r ，u pt od a t e ， l i m i t e d i n v e s t i g a t i o n o np o w d e r s p r e p a r a t i o n t h r o u g ha l u m i n i z i n gw a sp e r f o r m e d ．w h i c hw e r eU ” s u a l l yp r e p a r e db ym e c h a n i c a lm i x t u r e 。 万方数据 2 4 有色金属 冶炼部分 2 0 0 8 年增刊 I nt h i sp a p e r ，a c c o r d i n gt Ot h ep r i n c i p l eo f p r e p a r i n ga l l o yp o w d e r ，t h en i c k e l c o a t e dc o m - p o s i t ep o w d e r sw e r et r e a t e dw i t ha l u m e t i z i n gu s i n g a l u m i n u mp o w d e r s ．T h ee f f e c to f t e m p e r a t u r e ， h o l d i n gt i m e ，p r o t e c t i v ea t m o s p h e r ea n da l u m i n u m p o w d e r so na l u m e t i z i n gw e r ed i s c u s s e d ． 王 E x p e r i m e n t a lp r o c e d u r e T h en i c k e l - c o a t e dp o w d e r sw e r ep r e p a r e db y r e d u c t i o nw i t hh i g hp r e s s u r eh y d r o g e n ，r e s u l t i n g i nt h ef o r m a t i o no fc o m p a c tn i c k e ll a y e ra r o u n d c o r ep o w d e r s 。T h en i c k e l c o a t e dp o w d e r sw e r e m a d eo fc o r ep o w d e r sw i t h i n5 0 ～1 5 0 肛mi ng r a i n s i z ea ss h o w ni nF i g ．1 ．N a n o - - a l u m i n u mp o w d e r s a n du l t r a ‘_ ”f i n ea l u m i n u mp o w d e r sw e r eu s e df o r a l u m e t i z i n g ，t h eo x y g e nc o n t e n ta n dg r a i ns i z eo f t h en a n o a l u m i n u mp o w d e r sw e r et 0 ％a n d5 0 ～ 1 0 0n m ，r e s p e c t i v e l y ．T h eu l t r a f i n ea l u m i n u m p o w d e r sw e r e3 ％i no x y g e nc o n t e n ta n dl ～5 弘m i ng r a i ns i z e ．F i g ．2s h o w st h em i c r o g r a p ho fn a n o 。a l u m i n u m p o w d e r s ．T h ea l u m e t i z e dp o w d e r s w e r ep r e p a r e db ym i x i n ga l u m i n u mp o w d e r sw i t h n i c k e l - - c o a t e dp o w d e r sw i t hc e r t a i nm i x t u r er a t i o a n dc o n d u c t i n gh e a tt r e a t m e n tu n d e rap r o t e c t i v e a t m o s p h e r e ．T h es u r f a c eo ft h ep o w d e r sw a so b - s e r v e db yS E M ． F i g , 1S E Mm o r p h o l o g yo fn i e k d - - c o a t e dp o w d e r s 2R e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 2 。1E f f e c to fh e a tt r e a t m e n tt e m p e r a t u r eO Ra l I I - m e t i z i n g A l u m e t i z i n gn i c k e l - - c o a t e dp o w d e r sw e r ep r e - p a r e db ym i x i n ga l u m i n u mp o w d e r sw i t hn i c k e l - - c o a t e dp o w d e r sf o l l o w e db yh e a tt r e a t m e n t ．T h e h e a tt r e a t m e n tt e m p e r a t u r ew a sd e t e r m i n e dt ob e 6 4 0 ，6 5 0 ，6 6 0 ，7 0 0 ，7 5 0 ，9 0 0 ，11 0 0 ，a n d 醐磐2 S E M m o r p h o l o g yo fn a n o - - a I u m i n u mp 0 懈 12 0 0 ℃。r e s p e c t i v e l y ．T oa v o i dt h eo x i d i z a t i o no f a l u m i n u mp o w d e r s ，t h eh e a tt r e a t m e n tw a sc a r r i e d o u tu n d e rv a c u u mo rp r o t e c t i v ea t m o s p h e r e ．T o d i s c u s st h ee f f e c to fh e a tt r e a t m e n tt e m p e r a t u r eo n a l u m e t i z i n gd e f i n i t e l y ，t h eh o l d i n gt i m ew a sd e t e r - m i n e dt Ob e2h o u r s 。T h er a t i oo fm i n u sm e s ho fa l u m i n u mp o w d e r sa f t e rh e a tt r e a t m e n tu n d e rv a e u - u mt oa l u m i n u mp o w d e r sb e f o r eh e a tt r e a t m e n ta s af u n c t i o no fh e a tt r e a t m e n tt e m p e r a t u r ei ss h o w n i nF i g ．3 ．A ss e e ni nF i g ．3 ，t h ei n f i l t r a t i o nr a t eo f a t u m i n u mp o w d e r si n e r e f l s e sw i t ht h ei n c r e m e n to f h e a tt r e a t m e n tt e m p e r a t u r e ，w h e nt h et e m p e r a t u r e i n c r e a s e sa sh i g ha s9 0 0 ℃．t h ep h e n o m e n ao fm e t - a l l u r g i c a lb o n d i n go c c u r sa n db o n d sb e t w e e nt h e s u r f a c eo fa l u m i n u mp o w d e r sa n dn i c k e l c o a t e d p o w d e r sw e r eh o m o g e n e o u s l ya ss h o w ni nF i g 。4 ， H o w e v e r ，a st h et e m p e r a t u r ec o n t i n u e si n c r e a s i n g t o12 0 0 ℃。t h ep o w d e r sa g g l o m e r a t ea n da r ed i f f i - c u l tt Ob r e a k ，d a m a g i n gt h eg e o m e t r yo fr a wp o w d e r s ． t j 雅7 f X ’ 8 0 0 9 0 0l0 0 0l1 0 0 l 璺黔 T e m p e r a t u r e J ‘1 2 F i g ．3F u n c t i o no ft h er a t i oo fm i n u sm e s ht o h e a tt r e a t m e n tt e m p e r a t u r e 2 ．2E f f e c to fh o l d i n gt i m eo na l u m e t i z i n g 街 ∞ 辩 豁 ；；； 舯 m 8 群，q*o窭∞嚣意毽舟葡般 万方数据 F i g , 4A a u m a i z i n gn i c k e l - - c o a t e dp o w d e r sa t9 0 0 ℃ B a s e do nt h ea l u m e t i z i n gn i c k e l c o a t e dp o w d e r sp r e p a r e du n d e rv a c u u ma th e a tt r e a t m e n tt e r n p e r a t u r eo f7 50 ℃b u tw i t hd i f f e r e n th o l d i n gt i m e ， t h ee f f e c to fh o l d i n gt i m eo na l u m e t i z i n gw a sd i s c u s s e d ．T h eh o l d i n gt i m ew a ss e l e c t e dt ob e3 0 m i n 。4 5r a i n ，2h ，8h ，a n d2 0h ，r e s p e c t i v e l y T h ep l o to fr a t i oo fm i n u sm e s hf o ra l u m i n u mp o w d e r sa f t e rh e a tt r e a t m e n tt ot h ea l u m i n u mp o w d e r s b e f o r eh e a tt r e a t m e n tv s ．h o l d i n gt i m ei ss h o w ni n F i g ．5 ．I ti sd e m o n s t r a t e dt h a tt h ei n f i l t r a t i o nr a t e o fa l u m i n u mp o w d e r si n c r e a s e sw i t ht h ei n c r e m e n t o fh o l d i n gt i m e ．E v e nt h eh o l d i n gt i m ew a s2 0h ， a l u m i n u mp o w d e r sw h i c hw e r en o ti n f i l t r a t e ds t i l l c o u l db ef o u n d ，i n d i c a t i n gt h a ti n c r e m e n to fh o l d i n gt i m ei s1 e s sv a l u a b l et h a nr i s i n gt e m p e r a t u r ef o r t h ee n h a n c eo fi n f i h r a t i o nr a t e ． 鬟 墨 答 ．兰 昌 ％ ．皇 篇 定 5 1 0 H o l d i n g t i m e ／h F i g ．5 F u n c t i o no ft h er a t i oo fm i n u sm e s h t oh e a tt r e a t m e n th o l d i n g - - t i m e 2 ．3 E f f e c to fp r o t e c t i v ea t m o s p h e r eo na l u m e t i z i n g D u et ot h ea l u m i n u mp o w d e r sa n dn i c k e l c o a t e dp o w d e r sa r er a p i d l yo x i d i z e di na i r , t h eh e a t t r e a t m e n tw a sc o n d u c t e du n d e rv a c u u m v a c u u m d e g r e e 1 0P a ，h i g h p u r i t ya r g o no rh y d r o g e n a t m o s p h e r e b o t ho fa r g o na n dh y d r o g e na t m o s D h e r ef l o wr a t ew e r ed e t e r m i n e dt oh e0 ．2L ／r a i n ， r e s p e c t i v e l y ．I tw a sf o u n dt h a tu n d e rv a c u u mp a r t o ft h ea l u m i n u mp o w d e r sd u r i n gt h ee a r l ys t a g eo f h e a tt r e a t m e n tc o u l db ep u m p e df r o mt h em i x e d p o w d e r sd u et ot h el a r g ep o w e ro fv a c u u mp u m p i n g ，c h a n g i n gt h ec o m p o n e n to ft h ep o w d e r s O n t h ec o n t r a r y ，e m p l o y i n gp r o t e c t i v ea t m o s p h e r e c o u l da v o i dp u m p i n gt h ep o w d e r s ．D u et ot h es u r f a c eo fa l u m i n u mp o w d e r sa r ed i f f i c u l tt oa v o i do x i d i z i n gd u r i n gp r e s e r v a t i o n ，e s p e c i a l l yf o rt h en a n o a l u m i n u mp o w d e r s ，p a s s i v a t i n gt r e a t m e n tm u s t b ep e r f o r m e dd u r i n gp r e s e r v a t i o n ，t h u sm a k i n ga g a i n s tt h ea l u m e t i z i n gp r o c e s sf o rt h en i c k e l - - c o a t e dD o w d e r ss i n c et h eo x i d ef i l m ．C o m p a r e dw i t h t h ea r g o na t m o s p h e r e ，t h eh y d r o g e na t m o s p h e r e c o u l dd e o x i d i z e ，w h i c hi sp r o p i t i o u st ot h eb o n d i n g o fa l u m i n u ma n dn i c k e l - - c o a t e dp o w d e r s ．T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t si n d i c a t et h a ta l u m e t i z i n gu n d e r h y d r o g e na t m o s p h e r ed u r i n gh e a tt r e a t m e n ti s t h e b e s to fa 1 1 ． 2 ．4E f f e c to ft h ea l u m i n u mp o w d e r so na l u m e t i z ‘ i n g T h r e eg r o u p so fu l t r a 。_ f i n ea l u m i n u mp o w ‘。 d e r sd e p e n d i n go ng r a i ns i z ea n do x y g e nc o n t e n t w e r eu s e di nt h i sp a p e r g r o u pA p o w d e r s 1 ～5 “m ，w i t ho x y g e nc o n t e n to f3 ％ ；g r o u pB p o w d e r s 2 ～3 弘m ，w i t ho x y g e n c o n t e n to f7 ％ ； g r o u pC p o w d e r s 5 0 ～1 0 0n m ，w i t ho x y g e n c o n t e n to f1 0 ％ ．U n d e ri d e n t i c a le x p e r i m e n t a l c o n d i t i o n s ，s u c ha sh e a tt r e a t m e n tt e m p e r a t u r e ’ h o l d i n gt i m e ，a n dh y d r o g e na t m o s p h e r e ，t h ee f f e c t o fg r a i ns i z eo na l u m e t i z i n gw a ss t u d i e d ．T h em i c r o g r a p ho fa l u m e t i z i n g n i c k e l 。c o a t e dp o w d e r s p r e p a r e db yg r o u pA i ss h o w ni nF i g ．6 A ss h o w n i nF i g ．6 。t h ep a r t i c l ei sc l e a r ，d u et ot h el o wo x y g e nc o n t e n t ，i ti sf o u n dt h a tt h ea l u m i n u mp o w d e r s b o n d i n gw i t hn i c k e l c o a t e dp o w d e r sh o m o g e n e o u s l y ．A l u m e t i z i n gn i c k e l c o a t e dp o w d e r sp r e p a r e db yg r o u pBe x h i b i ta b s c i s i n gp a r t i a l l y F i g 7 s h o w st h em i c r o g r a p ho fa l u m e t i z i n gn i c k e l c o a ～ t e dp o w d e r sp r e p a r e db yg r o u pC ．I ti ss h o w ni n F i g ．7t h a tt h en a n o ～a l u m i n u mp o w d e r sa r en o t 丝 舶 培 m H 伦 m 8 6 4 2 万方数据 2 6 有色金属 冶炼部分 2 0 0 8 年增刊 c l e a r ，s o m eo ft h ep a r t i c l e sa g g r e g a t e d ，d e s t r o y i n g t h es u r f a c eo ft h en i c k e l c o a t e dp o w d e r s ．I ti s s u g g e s t e dt h a tt h ea l u m i n u mp o w d e r so fg r o u pA i so p t i m a le l e c t i o nf o ra l u m e t i z i n g F i g ．6A l u m e t i z i n gn i c k e l - - c o a t e dp o w d e r su s e d u l t r a f i n ea l u m i n u mp o w d e r s F i g ．7A l u m e t i z i n gn i c k e l - - c o a t e dp o w d e r s u s e dn a n o - - a l u m i n u mp o w d e r s 3C o n c l u s i o n s T h ea l u m i n u mw a si n f i l t r a t e di n t on i c k e ll a y e r o fn i c k e l - - c o a t e dc o m p o s i t ep o w d e r sv i ap o w e rc a l o r i z i n g ． T h ei n f i l t r a t i o nr a t eo fa l u m i n u mp o w d e r si n c r e a s e sw i t ht h ei n c r e m e n to fh e a tt r e a t m e n tt e r n p e r a t u r e ．T h eb o n d i n gb e t w e e nt h es u r f a c eo fa l u m i n u mp o w d e r sa n dn i c k e l 。c o a t e dp o w d e r sc o u l d n o tb eh o m o g e n e o u su n t i lt h et e m p e r a t u r ei n c r e a s e st ob eg r e a t e rt h a n9 0 0 “ 2i nv a c u u m ． T h ei n f i l t r a t i o nr a t eo fa l u m i n u mp o w d e r si n - c r e a s e sw i t ht h ei n c r e m e n to fh o l d i n gt i m e ．B u tt h e i n c r e m e n to fh o l d i n gt i m ei sl e s sv a l u a b l et h a nr i s i n gt e m p e r a t u r ef o rt h ee n h a n c e m e n to fi n f i l t r a t i o n r a t e ． D u et ot h ea l u m i n u mp o w d e r sa n dn i c k e l c o a t e dp o w d e r sa r er a p i d l yo x i d i z e di na i r ，t h eh y d r o g e na t m o s p h e r ec o u l dd e o x i d i z e ，w h i c hi sp r o p i t i o u st ot h eb o n d i n go fa l u m i n u ma n dn i c k e l - - c o a t e dp o w d e r s ． U s i n gu l t r af i n ea l u m i n u mp o w d e r sw i t hl e s s o x y g e nc o n t e n ti sa l s op r o p i t i o u st ot h eb o n d i n go f t h et w op o w d e r s ． 参考文献 [ 1 ] Y a n gs o n g l a n ，W a n gf u h u i ．P r o g r e s si nH i g hT e m p e r a