本发明专利技术涉及一种包含富含Cr的区域的涂布材料，所述区域的Cr含量>95质量％，其形成含Cr粒子。所述粒子至少部分呈聚集物或聚结物形式，至少部分提供有孔，具有在所述富含Cr的区域中≤4gpa的平均纳米硬度HIT 0.005/5/1/5和/或通过BET测量的>0.05m2/g的平均表面积。所述涂布材料尤其较适用于冷气喷涂。本发明专利技术进一步涉及一种产生层的方法和一种使用所述方法产生的层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包含富含铬(Cr)的区域的涂布材料，所述区域的Cr含量>95质量％，其形成含Cr粒子。本专利技术进一步涉及一种产生涂层的方法及一种涂层。
技术介绍
常规地呈粉末或颗粒形式的涂布材料优选地用于热喷涂工艺。热喷涂工艺包括例如等离子喷涂(常压，在保护气体下或在低压下)、粉末火焰喷涂、高速火焰喷涂(HVOF，来源于高速氧燃料)、爆炸喷涂(冲击波火焰喷涂)、激光喷涂以及冷气喷涂(CGS)。所有热喷涂工艺的常见特征是热能与动能的相互作用。将涂布材料在喷烧器(热能)中加热和/或加速到较高速度(动能)。在冷气喷涂中，例如已引入到高压并且经加热的处理气体(大多N2、He或其混合物)借助于收敛扩散喷嘴(也称为超声波喷嘴)膨胀。喷嘴的典型形式是拉伐尔(Laval)喷嘴(也称为德拉伐尔(德Laval)喷嘴)。进而产生喷涂工艺所需要的动能。取决于使用的处理气体，可以获得900m/s(在氮气的情况下)到2500m/s(在氦气的情况下)的气体速度。将涂布材料引入例如在喷嘴的最窄截面的上游的气流中并且典型地自400加速到1200m/s。具有极良好粘着特性的稠密涂层可以用许多材料通过冷气喷涂产生。与其它喷涂工艺相比气体温度极低。因此，喷涂粒子的热能也极大地降低，其减少与气体的反应。然而，涂布材料的特性对涂布工艺并且因此对沉积的涂层的质量具有显著影响。在热喷射涂层中，涂层自涂布材料的个别粒子逐层积累。在冲击衬底表面时出现加热粒子的横向散布。冲击粒子形成封闭涂层，其取决于涂布材料的特性可以经孔和微裂缝穿过。对于热喷涂层的质量来说，涂布材料与衬底材料的粘着和涂布材料的粒子之间的内聚力至关重要。原则上，热喷涂涂层的粘着是多 个物理和化学粘着机制的相互作用，其取决于粒子速度(动能)、粒子温度(热能)以及衬底特性，如材料组成、粗糙度以及表面温度。在冷气喷涂的情况下，另一个准则是粒子在相对低温下离开喷涂嘴。在具有高屈服强度/弹性极限的涂布材料的情况下，此可以与流动性不足相关，其结果是涂层积聚不可能。涂层的上文所描述的要求(如涂层粘着力、低孔隙率、较高晶界强度以及涂层延展性)由不同涂布材料在不同程度上满足。尤其难以处理的涂布材料是铬。自铬氧化物大规模产生铬金属粉末目前仅通过铝热和电解工艺来进行。然而，以那种方式产生的粉末具有不佳喷涂行为，尤其在低热能组分的情况下。此外，由于使用Cr(VI)化合物，电解工艺对环境有害。愈来愈严格的环境规范意味着此工艺在经济上并且就环境来说是几乎不合理的。除铝热和电解工艺以外，也已尝试用氢或碳减少铬氧化物，如公开于出版物“较稀有金属铬的冶金(Metallurgy of the Rarer Metals-Chromium)”；亚瑟亨利叙利(Arthur Henry Sully)；巴特沃斯科学出版物(Butterworths Scientific Publications)(1954)中和专利或专利申请GB 512,502、JP 54013408 A、JP 07216474 A、JP 3934686 B2以及JP 06081052 A中。然而，已经发现所描述的工艺不适用于转换成大规模。因此，迄今尚不可能使用已知Cr粉末产生稠密、强粘着、经冷气喷涂的涂层。尽管与W、Mo、Ti、Zr、Ni、Co、Fe、Al、Ag、Cu或其合金在一个列表中的Cr的具有<500ppm的O含量和<500ppm的H含量的冷气喷涂层公开于WO 2008/057710(A2)中，可仅在更具延性材料，如Ti、Zr、Ni、Co、Fe、Al、Ag以及Cu的情况下实现技术转换。在申请本专利技术时，专家中的通常观点是由于Cr的高屈服强度、较高加工硬化以及脆性，无法产生冷气喷涂的Cr涂层。此为为何最大比例的含Cr涂层继续电镀沉积的一个原因。由于不佳效率程度和较高电流，在铬镀敷期间形成氢和氧。铬浴通过爆裂气泡精细地雾化。由于来自铬(VI)的较高癌症风险，因此铬浴必须抽吸清洁并且遏制铬气溶胶的形成。因此，出于此原因存在对远离有环 境问题的Cr电镀的极大的兴趣。此外，较硬铬涂层含有极精细裂纹的网状结构，其大致垂直于表面。这些裂纹的形成与在沉积期间经排气的氢气紧密相关。一些氢暂时以氢化铬形式并入到铬涂层中。当氢化铬随后分解时，出现铬涂层的收缩并且所得张应力产生裂纹，其又降低防腐特性。
技术实现思路
因此，本专利技术的目标是提供一种含Cr涂布材料，含Cr涂层，尤其具有较高Cr含量、具有良好涂层粘着力以及高密度的含Cr涂层可以可靠地用所述含Cr涂布材料通过热涂布工艺，尤其通过冷气喷涂产生。本专利技术的另一个目标是提供一种产生具有高密度的强粘着性含Cr涂层的方法，所述涂层尽可能没有大致垂直于表面的裂纹。另一个目标是提供一种具有较高Cr含量的通过冷气喷涂产生的涂层。通过独立权利要求书实现所述目标。在附属权利要求中描述特定实施例。涂布材料优选地呈粉末或颗粒形式。粉末理解为意指多个粒子，其中粒子又可以由初级粒子和与初级粒子粘结的次级粒子组成。如果粒径较小，那么对于喷涂工艺可以有利的是将又由初级和次级粒子组成的多个粉末粒子转化成粉末颗粒。粉末颗粒粒子可以因此由多个粒子组成。这些粒子可以通过在存在或不存在一或多种其它成分下材料粘结来粘结在一起。粉末粒子或粉末颗粒粒子的尺寸称为粒径并且常规地借助于激光衍射测定法来测量。测量结果以分布曲线形式提供。d50值进而指示平均粒径。d50意思指50％粒子小于指示值。涂布材料包含Cr含量>95质量％的富含Cr的区域。富含Cr的区域至少部分由富含Cr的相组成。富含Cr的区域与富含Cr的相在以下同义使用。Cr含量>95质量％的富含Cr的相意思指溶解元素的比例≤5质量％。优选地，涂布材料中含有的大部分(>70质量％，尤其>80质量％，最尤其>90质量％)Cr以Cr含量>95质量％的富含Cr的相的形式存在。其它相成分可以并入到富含Cr的相中。当评估富含Cr的相中的Cr含量时不考虑这些。如果溶解元素的含量>5质 量％(Cr含量<95质量％)，那么这些区域的硬度过高，其对喷涂行为具有不利影响。富含Cr的区域形成粒子(以下也称为含Cr粒子或仅称为粒子)。对于本专利技术，涂布材料满足以下条件中的至少一个是重要的：-至少一些含Cr粒子以聚集物或聚结物形式存在。-至少一些含Cr粒子具有孔。-富含Cr的区域的平均纳米硬度HIT 0.005/5/1/5≤4GPa。-含Cr粒子的平均表面积借助于BET测量是>0.05m2/g。已显示即使当仅满足这些条件中的一个时可以产生有利的涂层。当满足两个条件时，尤其当满足三个或所有四个条件时可以产生特别有利的涂层。以下详细地论述这些特征和这些特征对涂布工艺的影响。如所提及，至少一些含Cr粒子有利地以聚集物或聚结物形式存在。在粉末冶金中，聚集物理解为通过较强粘结而粘结在一起的初级粒子群，而在聚结物中，初级粒子群通过较弱粘结而粘结在一起(参见例如杰曼(German),R.:“粉末冶金科学引言(Introduction to powder metallurgy science)”,MPIF,普林斯顿(Princeton)(1984),32)。以下，聚集物本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种涂布材料，其包含Cr含量>95质量％的形成含Cr粒子的富含Cr的区域，其特征在于至少一些所述含Cr粒子以聚集物或聚结物的形式存在。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.20 AT GM458/20131.一种涂布材料，其包含Cr含量>95质量％的形成含Cr粒子的富含Cr的区域，其特征在于至少一些所述含Cr粒子以聚集物或聚结物的形式存在。2.一种涂布材料，其包含Cr含量>95质量％的形成含Cr区域的富含Cr的区域，其特征在于至少一些含Cr粒子具有孔。3.一种涂布材料，其包含Cr含量>95质量％的形成含Cr粒子的富含Cr的区域，其特征在于所述富含Cr的区域的平均纳米硬度HIT 0.005/5/1/5≤4GPa。4.一种涂布材料，其包含Cr含量>95质量％的形成含Cr粒子的富含Cr的区域，其特征在于所述含Cr粒子的平均表面积借助于BET测量是>0.05m2/g。5.根据权利要求1、2或4所述的涂布材料，其特征在于所述富含Cr的区域的平均纳米硬度HIT0.005/5/1/5≤4GPa。6.根据权利要求1、3或4所述的涂布材料，其特征在于至少一些所述含Cr粒子具有孔。7.根据权利要求2、3或4所述的涂布材料，其特征在于至少一些所述含Cr粒子以聚集物或聚结物的形式存在。8.根据权利要求1、2或3所述的涂布材料，其特征在于所述含Cr粒子的平均表面积借助于BET测量是>0.05m2/g。9.根据前述权利要求中的一项权利要求所述的涂布材料，其特征在于其以粉末或颗粒形式存在。10.根据前述权利要求中的一项权利要求所述的涂布材料，其特征在于至少一些所述含Cr粒子的平均孔隙率借助于定量图像分析测定是>10体积％。11.根据前述权利要求中的一项权利要求所述的涂布材料，其特征在于将具有与Cr相比较低的屈服强度的材料施用于所述含Cr粒子的表面，至少在区域中。12.根据前述权利要求中的一项权利要求所述的涂布材料，其特征在于所述含Cr粒子的平均粒径/粒度d50借助于激光衍射测定法测量是5μm<d50<150μm。13.根据前述权利要求中的一项权利要求所述的涂布材料，其特征在于所述涂布材料包含至少一种来自由硬质材料和润滑剂组成的群组...
【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·卡特赖因，迈克尔·奥沙利文，
申请(专利权)人：攀时奥地利公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT
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