专利摘要

本发明公开了一种镍钼铁铬‑金刚石合金复合粉末及其制备方法和用途，属于金刚石复合材料加工领域。按照质量百分含量，镍钼铁铬‑金刚石合金复合粉末由以下组分组成：62～80％的金刚石、5.2～13.68％的Mo、0.2～0.76％的Fe、0.18～0.57％的Cr、0.076～0.3％的Cu和余量为Ni。本发明的镍钼铁铬‑金刚石合金复合粉末为激光热喷涂、超音速火焰喷涂、等离子喷涂等提供优良防腐蚀、耐磨损、抗氧化功能复合粉末材料。

权利要求

1.一种镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末，其特征在于：按照质量百分含量，其由以下组分组成：62～80%的金刚石、5.2～13.68%的Mo、0.2～0.76%的Fe、0.18～0.57%的Cr、0.076～0.3%Cu和余量为Ni；所述镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末由核壳结构的球形或类球状颗粒组成，其外层为镍钼铁铬合金粘结相，内核为多个不规则且互不相连的金刚石颗粒，镍钼铁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铁铬合金粘结相。

2.一种权利要求1所述的镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，将金刚石颗粒化学镀铜，获得化学镀铜层的金刚石颗粒；具体为：将粒径为1～10µm的金刚石粉末浸入氯化亚锡的盐酸水溶液敏化处理，其中，氯化亚锡的质量浓度为0.5～2.5%，盐酸的质量浓度为1～10%；再浸入氯化钯的盐酸水溶液活化处理，其中，氯化钯的质量浓度为0.01～0.5%，盐酸的质量浓度为1～10%；最后在含有氯化铜、甲醛、氢氧化钠和酒石酸钾钠的水溶液中进行化学镀铜，其中，氯化铜的质量浓度为1～10%，甲醛的质量浓度为0.1～1.5%、氢氧化钠的质量浓度为0.5～2.5%，酒石酸钾钠的质量浓度为1～10%，获得化学镀铜层的金刚石颗粒；

步骤2，将Ni、FeCr合金和Mo金属混合，经真空熔炼气雾化获得球形镍钼铁铬基合金粉末；

步骤3，将步骤1得到的化学镀铜层的金刚石颗粒，步骤2得到的镍钼铁铬基合金粉末混合，并加入分散剂制成混合料；分散剂为正己烷、乙醇和聚乙烯醇按体积比1:0.5：1～3的混合物，分散剂用量占化学镀铜金刚石粉末和镍钼铁铬合金粉末总质量的10～20%；造粒剂为羧甲基纤维素，用量占化学镀铜金刚石粉末和镍钼铁铬合金粉末总质量的5～12%；经湿磨8～10小时制备成混合料；

步骤4，对步骤3的混合料加入分散剂和水，搅拌制成浆料，对浆料进行喷雾干燥造粒；

步骤5，将喷雾干燥造粒的颗粒进行Ar气保护气氛炉烧结，经筛分后获得球形度好的镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末。

3.根据权利要求2所述的镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，真空熔炼气雾化的条件是：熔炼温度1050～1450℃、真空度0.5～1.0x10-1Pa、Ar气体雾化压力1.0～10.0Mpa、雾化气体流量500～2000m3/h；获得的球形镍钼铁铬合金粉末粒径为1～45µm。

4.根据权利要求2所述的镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，分散剂为正己烷和聚乙烯醇按照体积比为1:2的混合物，分散剂的用量为步骤3得到的混合料的质量的80～100%；水的用量为步骤3得到的混合料的质量的60～90%；喷雾干燥造粒的条件是：喷雾的喷嘴直径0.5～1.2mm，喷雾气体压力1.0～2.0Mpa，干燥温度100～150℃。

5.根据权利要求2所述的镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末的制备方法，其特征在于：所述步骤5中，烧结在具备振动筛分和加热干燥功能的烧结炉中进行，烧结时通过振动筛分及时将团聚的颗粒打散；烧结温度900～1350℃，烧结时间30～110分钟，保护Ar气压力1.0～1.5Mpa，振动筛分的振动频率30～60次/分钟，烧结粉末随炉冷却至60℃以下出炉。

6.权利要求1所述的镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末的用途，其特征在于：所述镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末用于超音速火焰喷涂、等离子喷涂、激光喷涂用粉末。

说明书

技术领域

本发明属于金属粉末材料技术及先进制造应用领域，具体涉及一种镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末制造技术，主要用于超音速火焰热喷涂、等离子热喷涂和激光高速热喷涂等。

背景技术

硬面材料自硬质合金发展至表面涂层，主要有表面镀膜、喷涂WC和表面超硬合金堆焊等。在金刚石耐磨应用领域主要有金刚石镀膜、或金刚石整体材料如金刚石压头，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，金刚石或类金刚石镀膜、涂层和整体金刚石复合材料逐渐受到科技工作者的关注，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，进行放电等离子热压烧结成为铜基金刚石整体块体材料。此外金刚石粉末和胶粘接固结制造的金刚石涂层砂轮片、钻头，以及各类CVD金刚石镀膜工具获得比较好的应用。

但是，金刚石性能脆性，成型方法单一，应用面受限。本发明制造一种镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末，以通过超音速火焰热喷涂、激光高速热喷涂、等离子热喷涂等方法制造含金刚石涂层的金属零部件，有效使金刚石涂层应用领域获得极大拓展。

发明内容

鉴于金刚石性能脆性，成型方法单一，应用面受限，本发明的目的是提供一种镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末，通过粉末成型金属获得含金刚石的机械零部件产品。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种镍钼铁铬-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：62～80％的金刚石、5.2～13.68％的Mo、0.2～0.76％的Fe、0.18～0.57％的Cr、0.076～0.3％的Cu和余量为Ni。

进一步的，所述镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末由核壳结构的球形或类球状颗粒组成，其外层为镍钼铁铬合金粘结相，内核为多个不规则且互不相连的金刚石颗粒，镍钼铁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铁铬合金粘结相。

进一步的，按照质量百分含量，所述镍钼铁铬合金粘结相的组成为：26～36％Mo、1～2％Fe、0.9～1.5％Cr、0.2～0.8％Cu和余量的Ni。

一种镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将金刚石颗粒化学镀铜，获得化学镀铜层的金刚石颗粒；

步骤2，将Ni、FeCr合金和Mo金属混合，经真空熔炼气雾化获得球形镍钼铁铬基合金粉末；

步骤3，将步骤1得到的化学镀铜层的金刚石颗粒，步骤2得到的镍钼铁铬基合金粉末混合，并加入分散剂制成混合料；

步骤4，对步骤3的混合料加入分散剂和水，搅拌制成浆料，对浆料进行喷雾干燥造粒；

步骤5，将喷雾干燥造粒的颗粒进行Ar气保护气氛炉烧结，经筛分后获得球形度好的镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末。

进一步的，所述步骤1具体为：将粒径为1～10μm的金刚石粉末浸入氯化亚锡的盐酸水溶液敏化处理，再浸入氯化钯的盐酸水溶液活化处理，最后在含有氯化铜、甲醛、氢氧化钠和酒石酸钾钠的水溶液中进行化学镀铜，获得化学镀铜层的金刚石颗粒。其中，氯化亚锡的质量浓度为0.5～2.5％，盐酸的质量浓度为1～10％；氯化钯的质量浓度为0.01～0.5％，盐酸的质量浓度为1～10％；氯化铜的质量浓度为1～10％，甲醛的质量浓度为0.1～1.5％、氢氧化钠的质量浓度为0.5～2.5％，酒石酸钾钠的质量浓度为1～10％。

进一步的，所述步骤2中，真空熔炼气雾化的条件是：熔炼温度1050～1450℃、真空度0.5～1.0x10-1Pa、Ar气体雾化压力1.0～10.0Mpa、雾化气体流量500～2000m3/h；获得的球形镍钼铁铬合金粉末粒径为1～45μm。

进一步的，所述步骤3中，分散剂为正己烷和聚乙烯醇按体积比1:0.5:1～3的混合物，分散剂用量占化学镀铜金刚石粉末和镍钼铁铬合金粉末总质量的10～20％；造粒剂为羧甲基纤维素，用量占化学镀铜金刚石粉末和镍钼铁铬合金粉末总质量的5～12％；经湿磨8～10小时制备成混合料。

进一步的，所述步骤4中，分散剂为正己烷和聚乙烯醇按照体积比为1:2的混合物，分散剂的用量为步骤3得到的混合料的质量的80～100％；水的用量为步骤3得到的混合料的质量的60～90％；喷雾干燥造粒的条件是：喷雾的喷嘴直径0.5～1.2mm，喷雾气体压力1.0～2.0Mpa，干燥温度100～150℃。

进一步的，所述步骤5中，烧结在具备振动筛分和加热干燥功能的烧结炉中进行，烧结时通过振动筛分及时将团聚的颗粒打散；烧结温度900～1350℃，烧结时间30～110分钟，保护Ar气压力1.0～1.5Mpa，振动筛分的振动频率30～60次/分钟，烧结粉末随炉冷却至60℃以下出炉。

本发明的镍钼铁铬基金刚合金粉末能够用于超音速火焰喷涂、等离子喷涂、激光喷涂用粉末。本发明的镍钼铁铬基金刚合金粉末能够用于超音速火焰喷涂、等离子喷涂、激光喷涂用粉末。喷涂形成金刚石耐磨耐蚀涂层的机械零件表面，喷涂含金刚石涂层的结合力大于100Mpa，涂层的孔隙率小于0.5％，涂层硬度不低于HV900。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末，金刚石材料熔点4000℃以上，粘结相镍钼铁铬合金的熔点只有950～1450℃，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62～80％(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。

本发明的高金刚石含量的镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末为热喷涂提供优良防腐蚀、耐磨损、抗氧化功能复合粉末，是金刚石镀膜、金刚石砂带、金刚石涂层工具的有益补充。为制造业高性能机械零部件提供优质粉末材料。

具体实施方式

本发明的镍钼铁铬-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：62～80％的金刚石、5.2～13.68％的Mo、0.2～0.76％的Fe、0.18～0.57％的Cr、0.076～0.3％的Cu和余量为Ni。

其中，镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末由核壳结构的球形或类球状颗粒组成，其外层为镍钼铁铬合金粘结相，内核为多个不规则且互不相连的金刚石颗粒，镍钼铁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铁铬合金粘结相。

对于镍钼铁铬合金粘结相，其是合金成分，不论复合粉末中金刚石的占比是62还是80％，镍钼铁铬合金粘结相的成分均不变；按照质量百分含量，所述镍钼铁铬合金粘结相的组成为：26～36％Mo、1～2％Fe、0.9～1.5％Cr、0.2～0.8％Cu和余量的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：

步骤1a：将粒径为1～10μm的金刚石粉末浸入氯化亚锡的盐酸水溶液敏化处理，其中，氯化亚锡的质量浓度为0.5％，盐酸的质量浓度为1.0％；再浸入氯化钯的盐酸水溶液活化处理，其中，氯化钯的质量浓度为0.08％，盐酸的质量浓度为2.5％；最后在含有氯化铜、甲醛、氢氧化钠和酒石酸钾钠的水溶液中进行化学镀铜，其中，氯化铜的质量浓度为5％，甲醛的质量浓度为0.5％、氢氧化钠的质量浓度为0.5％，酒石酸钾钠的质量浓度为6％，获得化学镀铜层的金刚石颗粒；

步骤1b：将Ni、FeCr合金和Mo金属混合送入真空坩埚熔炼炉，经真空感应熔炼，熔炼温度1150～1200℃、真空度1.0×10-1Pa、Ar气体雾化压力2.0Mpa、雾化气体流量1200m3/h，获得球形粒径范围1～45μm的镍钼铁铬合金粉末；

步骤1c：将粒径为1～10μm的化学镀铜的金刚石粉末、球形粒径为1～45μm的镍钼铁铬合金粉末按62：38的重量百分比例混合；并加入分散剂制成混合料，分散剂为正己烷、乙醇和聚乙烯醇按体积比1:0.5:1的混合物，分散剂用量占化学镀铜金刚石粉末和镍钼铁铬合金粉末总质量的15％；造粒剂为羧甲基纤维素，用量占化学镀铜金刚石粉末和镍钼铁铬合金粉末总质量的10％，经湿磨8.5小时制备成混合料；

步骤1d：将步骤1c的制成的混合料加入分散剂和水，搅拌制成浆料；分散剂为正己烷和聚乙烯醇按照体积比为1:2的混合物，分散剂的用量为步骤1c得到的混合料的质量的100％，水的用量为步骤1c得到的混合料的质量的60％；经充分搅拌均匀后喷雾干燥造粒，喷雾的喷嘴直径0.8mm，喷雾气体压力1.5Mpa，干燥温度120～130℃；

步骤1e：将喷雾干燥造粒的颗粒在Ar气保护气氛炉进行烧结，烧结炉具备振动筛分和加热干燥功能，振动筛及时将团聚的颗粒打散，便于粉末颗粒干燥，烧结温度1100～1150℃，烧结时间60分钟，保护Ar气压力1.5Mpa，振动筛振动频率60次/分钟，烧结粉末随炉冷却至60℃以下出炉；经筛分后获得球形度好的镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末。得到的镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末的组成为：62％的金刚石、38％的镍钼铁铬粘结相；镍钼铁铬粘结相的组成为：26％Mo、1％Fe、0.9％Cr、0.8％Cu和余量的Ni。

实施例2：

步骤2a：将粒径为1～10μm的金刚石粉末浸入氯化亚锡的盐酸水溶液敏化处理，其中，氯化亚锡的质量浓度为1.5％，盐酸的质量浓度为3.6％；再浸入氯化钯的盐酸水溶液活化处理，其中，氯化钯的质量浓度为0.01％，盐酸的质量浓度为10％；最后在含有氯化铜、甲醛、氢氧化钠和酒石酸钾钠的水溶液中进行化学镀铜，其中，氯化铜的质量浓度为1.0％，甲醛的质量浓度为1.5％、氢氧化钠的质量浓度为1.5％，酒石酸钾钠的质量浓度为1％，获得化学镀铜层的金刚石颗粒；

步骤2b：将Ni、FeCr合金和Mo金属混合送入真空坩埚熔炼炉，经真空感应熔炼，熔炼温度1400～1450℃、真空度0.5×10-1Pa、Ar气体雾化压力5Mpa、雾化气体流量500m3/h，获得球形粒径范围1～45μm的镍钼铁铬合金粉末；

步骤2c：将粒径为1～10μm的化学镀铜的金刚石粉末、球形粒径为1～45μm的镍钼铁铬合金粉末按75:25的重量百分比例混合；并加入分散剂制成混合料，分散剂为正己烷、乙醇和聚乙烯醇按体积比1:0.5:3的混合物，分散剂用量占化学镀铜金刚石粉末和镍钼铁铬合金粉末总质量的20％；造粒剂为羧甲基纤维素，用量占化学镀铜金刚石粉末和镍钼铁铬合金粉末总质量的12％，经湿磨8小时制备成混合料；

步骤2d：将步骤2c的制成的混合料加入分散剂和水，搅拌制成浆料；分散剂为正己烷和聚乙烯醇按照体积比为1:2的混合物，分散剂的用量为步骤2c得到的混合料的质量的80％，水的用量为步骤2c得到的混合料的质量的80％；经充分搅拌均匀后喷雾干燥造粒，喷雾的喷嘴直径0.5mm，喷雾气体压力1.0Mpa，干燥温度100～110℃；

步骤2e：将喷雾干燥造粒的颗粒在Ar气保护气氛炉进行烧结，烧结炉具备振动筛分和加热干燥功能，振动筛及时将团聚的颗粒打散，便于粉末颗粒干燥，烧结温度1300～1350℃，烧结时间30分钟，保护Ar气压力1.2Mpa，振动筛振动频率40次/分钟，烧结粉末随炉冷却至60℃以下出炉；经筛分后获得球形度好的镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末，得到的镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末的组成为：75％的金刚石、25％的镍钼铁铬粘结相；镍钼铁铬粘结相的组成为：36％Mo、1.8％Fe、1.2％Cr、0.6％Cu和余量的Ni。

实施例3：

步骤3a：将粒径为1～10μm的金刚石粉末浸入氯化亚锡的盐酸水溶液敏化处理，其中，氯化亚锡的质量浓度为2.5％，盐酸的质量浓度为10％；再浸入氯化钯的盐酸水溶液活化处理，其中，氯化钯的质量浓度为0.5％，盐酸的质量浓度为1.0％；最后在含有氯化铜、甲醛、氢氧化钠和酒石酸钾钠的水溶液中进行化学镀铜，其中，氯化铜的质量浓度为10％，甲醛的质量浓度为0.1％、氢氧化钠的质量浓度为2.5％，酒石酸钾钠的质量浓度为10％，获得化学镀铜层的金刚石颗粒；

步骤3b：将Ni、FeCr合金和Mo金属混合送入真空坩埚熔炼炉，经真空感应熔炼，熔炼温度1050～1100℃、真空度0.5×10-1Pa、Ar气体雾化压力10Mpa、雾化气体流量2000m3/h，获得球形粒径范围1～45μm的镍钼铁铬合金粉末；

步骤3c：将粒径为1～10μm的化学镀铜的金刚石粉末、球形粒径为1～45μm的镍钼铁铬合金粉末按80:20的重量百分比例混合；并加入分散剂制成混合料，分散剂为正己烷、乙醇和聚乙烯醇按体积比1:0.5:2的混合物，分散剂用量占化学镀铜金刚石粉末和镍钼铁铬合金粉末总质量的10％；造粒剂为羧甲基纤维素，用量占化学镀铜金刚石粉末和镍钼铁铬合金粉末总质量的5％，经湿磨10小时制备成混合料；

步骤3d：将步骤2c的制成的混合料加入分散剂和水，搅拌制成浆料；分散剂为正己烷和聚乙烯醇按照体积比为1:2的混合物，分散剂的用量为步骤3c得到的混合料的质量的90％，水的用量为步骤2c得到的混合料的质量的90％；经充分搅拌均匀后喷雾干燥造粒，喷雾的喷嘴直径1.2mm，喷雾气体压力2.0Mpa，干燥温度140～150℃；

步骤3e：将喷雾干燥造粒的颗粒在Ar气保护气氛炉进行烧结，烧结炉具备振动筛分和加热干燥功能，振动筛及时将团聚的颗粒打散，便于粉末颗粒干燥，烧结温度900～950℃，烧结时间110分钟，保护Ar气压力1.0Mpa，振动筛振动频率30次/分钟，烧结粉末随炉冷却至60℃以下出炉；经筛分后获得球形度好的镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末，得到的镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末的组成为：80％的金刚石、20％的镍钼铁铬粘结相；镍钼铁铬粘结相的组成为：32％Mo、2％Fe、1.5％Cr、0.2％Cu和余量的Ni。

实施例4：

用超音速火焰喷涂镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末，在钢质零件表面喷涂形成含金刚石涂层。采用实施例2得到的镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末。喷涂时航空煤油为燃料，氧气为助燃气，喷涂工艺参数为：燃料压力1.3～1.4MPa，流量20L/h，氧气压力1.6MPa，流量38m3/h，送粉流量10kg/h，送粉气体为氮气，喷涂距离250mm。涂层表面的平均硬度HV1210。

实施例5：

在钢质零件表面等离子喷涂镍钼铁铬-金刚石合金涂层，采用实施例1得到的镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末，等离子喷涂工艺参数喷涂电压为56～58V、喷涂电流为550～570A、送粉流量8.0kg/h、喷涂距离300mm，镍钼铁铬-金刚石合金涂层厚度150～300μm，表面平均硬度HV905。

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。

一种镍钼铁铬-金刚石合金复合粉末及其制备方法和用途专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。