一种合金粉末及其制备方法和应用以及应用方法
阅读说明：本技术 一种合金粉末及其制备方法和应用以及应用方法 (Alloy powder, and preparation method, application and application method thereof ) 是由 方钊 于 2021-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明属于合金金属技术领域。本发明提供了一种合金粉末,包含5～10％的Ni,1～2％的Nb,0.05～0.08％的Hf,0.01～0.04％的Ta,余量为Al。本发明通过特定比例的金属配合,制备得到了合金粉末,利用超音速喷涂技术对金属表面进行涂覆,不仅节省了成本,而且涂层的耐磨和耐高温性得到提升,可以有效的保护辊面在轧碾过程中因压力和剪切力所受到的损伤,提高工作效率,延长工作时间。(The invention belongs to the technical field of alloy metal. The invention provides an alloy powder, which comprises 5-10% of Ni, 1-2% of Nb, 0.05-0.08% of Hf, 0.01-0.04% of Ta and the balance of Al. According to the invention, the alloy powder is prepared by matching metals in a specific proportion, and the supersonic spraying technology is utilized to coat the metal surface, so that the cost is saved, the wear resistance and the high temperature resistance of the coating are improved, the damage of the roll surface caused by pressure and shearing force in the rolling process can be effectively protected, the working efficiency is improved, and the working time is prolonged.)
技术领域
本发明涉及合金金属技术领域，尤其涉及一种合金粉末及其制备方法和应用以及应用方法。
背景技术
轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件，利用一对或一组轧辊滚动时产生的压力来轧碾钢材。轧辊是使金属产生塑性变形的工具，是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件。随着使用时间的延长，轧辊表面会出现不规则的凹陷，这种轧碾轧材出现的凹陷，会严重的影响轧辊的工作效率和使用寿命。为了提高轧辊表面的耐磨性，现在多采用电镀的方法，将铬镀在轧辊表面从而保护辊面，延长工作时间。但是表面电镀铬的工艺，不仅成本高且会产生工业污染。因此急需一种新的方法来对轧辊进行保护。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种合金粉末及其制备方法和应用以及应用方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种合金粉末，由包含下列质量分数的组分制备得到：Ni：5～10％，Nb：1～2％，Hf：0.05～0.08％，Ta：0.01～0.04％，余量为Al。
作为优选，所述合金粉末的粒径为50～100μm。
本发明还提供了所述合金粉末的制备方法，包含下列步骤：将组分进行熔炼得到合金锭，粉碎后即得所述合金粉末。
作为优选，所述熔炼的真空度为0.003～0.004Pa。
作为优选，所述熔炼为顺次进行的第一熔炼、第二熔炼和第三熔炼；
所述第一熔炼的电流为15～25A，所述第一熔炼的时间为10～20min；
所述第二熔炼的电流为40～45A，所述第二熔炼的时间为15～25min；
所述第三熔炼的电流为70～80A，所述第三熔炼的时间为5～10min。
本发明还提供了所述合金粉末在金属表面涂覆中的应用。
本发明还提供了所述合金粉末的应用方法，包含下列步骤：采用超音速喷涂将合金粉末涂覆在金属表面。
作为优选，所述超音速喷涂的温度为150～200℃，所述超音速喷涂的空气压力为0.4～0.5MPa。
作为优选，所述超音速喷涂的送粉速率为40～50g/min，所述超音速喷涂的距离为18～20cm，所述超音速喷涂的喷枪移动速度为1000～1500mm/min。
作为优选，所述超音速喷涂的丙烷流量为35～40L/min，所述超音速喷涂的空气流量为200～300L/min。
本发明提供了一种合金粉末，包含5～10％的Ni，1～2％的Nb，0.05～0.08％的Hf，0.01～0.04％的Ta，余量为Al。本发明通过特定比例的金属配合，制备得到了合金粉末，利用超音速喷涂技术对金属表面进行涂覆，不仅节省了成本，而且涂层的耐磨和耐高温性得到提升，可以有效的保护辊面在轧碾过程中因压力和剪切力所受到的损伤，提高工作效率，延长工作时间。
具体实施方式
本发明提供了一种合金粉末，由包含下列质量分数的组分制备得到：Ni：5～10％，Nb：1～2％，Hf：0.05～0.08％，Ta：0.01～0.04％，余量为Al。
在本发明中，所述Ni的质量分数为5～10％，优选为6～9％，更优选为7～8％。
在本发明中，所述Nb的质量分数为1～2％，优选为1.2～1.8％，更优选为1.4～1.6％。
在本发明中，添加具有延展性的Ni和Nb，可以防止在轧碾时因为应力集中造成的涂层破损，但是添加量过多，会造成涂层硬度降低；添加量过少，会造成涂层破损。所以控制Ni的质量分数为5～10％，Nb的质量分数为1～2％。
在本发明中，所述Hf的质量分数为0.05～0.08％，优选为0.06～0.07％，更优选为0.064～0.066％。
在本发明中，所述Ta的质量分数为0.01～0.04％，优选为0.02～0.03％，更优选为0.024～0.026％。
在本发明中，添加Hf和Ta可以有效的提高涂层的耐磨性，将两种金属控制在合适的范围内，可以避免涂层过脆造成的损失。
在本发明中，所述合金粉末的粒径优选为50～100μm，进一步优选为60～90μm，更优选为70～80μm。
本发明还提供了所述合金粉末的制备方法，包含下列步骤：将组分进行熔炼得到合金锭，粉碎后即得所述合金粉末。
在本发明中，所述熔炼的真空度优选为0.003～0.004Pa，进一步优选为0.0032～0.0038Pa，更优选为0.0034～0.0036Pa。
在本发明中，所述熔炼优选为顺次进行的第一熔炼、第二熔炼和第三熔炼。
在本发明中，所述第一熔炼的电流优选为15～25A，进一步优选为16～24A，更优选为18～22A；所述第一熔炼的时间优选为10～20min，进一步优选为12～18min，更优选为14～16min。
在本发明中，所述第二熔炼的电流优选为40～45A，进一步优选为41～44A，更优选为42～43A；所述第二熔炼的时间优选为15～25min，进一步优选为16～24min，更优选为18～22min。
在本发明中，所述第三熔炼的电流优选为70～80A，进一步优选为72～78A，更优选为74～76A；所述第三熔炼的时间优选为5～10min，进一步优选为6～9min，更优选为7～8min。
本发明还提供了所述合金粉末在金属表面涂覆中的应用。
本发明还提供了所述合金粉末的应用方法，包含下列步骤：采用超音速喷涂将合金粉末涂覆在金属表面。
在本发明中，所述超音速喷涂的温度优选为150～200℃，进一步优选为160～190℃，更优选为170～180℃；所述超音速喷涂的空气压力优选为0.4～0.5MPa，进一步优选为0.42～0.48MPa，更优选为0.44～0.46MPa。
在本发明中，所述超音速喷涂的送粉速率优选为40～50g/min，进一步优选为42～48g/min，更优选为44～46g/min；所述超音速喷涂的距离优选为18～20cm，进一步优选为18.4～19.6cm，更优选为18.8～19.2cm；所述超音速喷涂的喷枪移动速度优选为1000～1500mm/min，进一步优选为1100～1400mm/min，更优选为1200～1300mm/min。
在本发明中，所述超音速喷涂的丙烷流量优选为35～40L/min，进一步优选为36～39L/min，更优选为37～38L/min；所述超音速喷涂的空气流量优选为200～300L/min，进一步优选为220～280L/min，更优选为240～260L/min。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
称取下列质量分数的组分：8％的Ni、1.5％的Nb、0.065％的Hf、0.025％的Ta、90.41％的Al。
将上述组分混合后进行熔炼，熔炼的真空度为0.0035Pa，在20A的电流下熔炼15min，完成第一熔炼；在43A的电流下熔炼20min，完成第二熔炼；在75A的电流下熔炼8min，完成第三熔炼；熔炼结束后自然冷却至室温得到合金锭，然后将合金锭粉碎至75μm，即得合金粉末。
将本实施例制备的合金粉末采用超音速喷涂的方式涂覆在金属表面，超音速喷涂的温度为175℃、空气压力为0.45MPa、送粉速率为45g/min、喷涂距离为19cm、喷枪移动速度为1250mm/min、丙烷流量为38L/min、空气流量为250L/min。
对涂覆后的金属涂层进行性能测试，结果记录在表1中。
实施例2
称取下列质量分数的组分：5％的Ni、1.8％的Nb、0.05％的Hf、0.04％的Ta、93.11％的Al。
将上述组分混合后进行熔炼，熔炼的真空度为0.003Pa，在25A的电流下熔炼20min，完成第一熔炼；在40A的电流下熔炼25min，完成第二熔炼；在70A的电流下熔炼10min，完成第三熔炼；熔炼结束后自然冷却至室温得到合金锭，然后将合金锭粉碎至60μm，即得合金粉末。
将本实施例制备的合金粉末采用超音速喷涂的方式涂覆在金属表面，超音速喷涂的温度为160℃、空气压力为0.5MPa、送粉速率为50g/min、喷涂距离为20cm、喷枪移动速度为1500mm/min、丙烷流量为40L/min、空气流量为230L/min。
对涂覆后的金属涂层进行性能测试，结果记录在表1中。
实施例3
称取下列质量分数的组分：9％的Ni、1.6％的Nb、0.08％的Hf、0.01％的Ta、89.31％的Al。
将上述组分混合后进行熔炼，熔炼的真空度为0.004Pa，在18A的电流下熔炼11min，完成第一熔炼；在45A的电流下熔炼15min，完成第二熔炼；在80A的电流下熔炼5min，完成第三熔炼；熔炼结束后自然冷却至室温得到合金锭，然后将合金锭粉碎至80μm，即得合金粉末。
将本实施例制备的合金粉末采用超音速喷涂的方式涂覆在金属表面，超音速喷涂的温度为190℃、空气压力为0.4MPa、送粉速率为40g/min、喷涂距离为18cm、喷枪移动速度为1000mm/min、丙烷流量为35L/min、空气流量为290L/min。
对涂覆后的金属涂层进行性能测试，结果记录在表1中。
对比例1
本对比例和实施例1的区别在于，Ni的质量分数为11.5％，相应的修改Al的质量分数，其余数据不变，将制备得到的金属粉末采用和实施例1相同的方法进行涂覆。
对涂覆后的金属涂层进行和对比文件1相同的性能测试，结果记录在表1中。
对比例2
本对比例和实施例1的区别在于，Ta的质量分数为0.08％，相应的修改Al的质量分数，其余数据不变，将制备得到的金属粉末采用和实施例1相同的方法进行涂覆。
对涂覆后的金属涂层进行和对比文件1相同的性能测试，结果记录在表1中。
表1
由以上实施例可知，本发明提供了一种合金粉末，不仅附着力高，耐盐水性达到了150天，耐盐雾性为1640h，可以看出本发明提供的金属粉末形成涂层后耐腐蚀性能优异；本发明提供的合金粉末硬度达到了906HV，剪切强度最高达531MPa，耐磨性能突出；在1950℃高温下涂层没有失效，仍然起到了保护效果。对比例中改变了Ni和Ta的质量分数，涂层性能急剧下降，所以本申请提供的合金粉末在相应的质量分数范围内性能突出，可有效、全方位保护基材。
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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