碳化钛覆盖层及制造方法技术

提供用于将包含碳化钛的覆盖层施加至表面的组合物和方法。所述组合物包含圆化的碳化钛颗粒和任选包含角形碳化钛颗粒。所述组合物例如可通过等离子转移弧或熔/喷沉积施加。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请是要求2014年4月30号提交的美国临时申请第61/986,516号的优先权的国际申请，在此明确地通过引用将该临时申请的公开内容以其全部并入本文。专利
本专利技术涉及用于将包含碳化钛的覆盖层（overlay）施加至表面的组合物和方法。专利技术背景已知用于制造基材上的金属覆盖层的若干种不同方法，包括等离子转移弧焊（PTA）、喷熔（spray-and-fuse）法、气体保护钨极弧焊（gastungstenarcwelding）、气体保护金属极弧焊以及激光熔覆。PTA可用于将金属涂层熔合至基材以改进其耐磨性和/或耐腐蚀性，该技术也称为耐磨堆焊（hardfacing）。在PTA工艺中，在电极和喷嘴之间形成非转移弧，然后在电极和工件之间形成转移弧。当转移弧被点燃时，工件变为电路的一部分且等离子弧经由焊炬孔口被引导并集中到工件上。将粉末组合物（包含例如合金和或碳化物）计量至喷嘴中，在正压气流下并至工件表面上，由此形成熔融沉积物，随着该沉积物冷却其硬化。通过移动焊炬和/或工件，可在工件上形成堆焊层（weldoverlay）沉积物。碳化钛（TiC）是具有高等级硬度的材料，且因此在PTA工艺中使用TiC是合意的。然而，相比于大多数金属，TiC也是非常低密度的材料。因此，当用于PTA工艺中时，市售的TiC颗粒倾向于在沉积物冷却和硬化之前漂浮至沉积物顶部。这带来了不均匀的沉积物，其中TiC大多数在顶部部分，相对较少在中间部分和临近工件处。当需要厚沉积物层以及在多程沉积（multi-passdeposition）工艺中时该影响加剧。因此，用于耐磨堆焊的TiC大多数以细粒或经附聚并烧结的形式使用，且通常通过除PTA或喷/熔沉积之外的方法施加。美国专利4,615,734（通过引用将其全部内容并入本文）评论了TiC在PTA应用中漂浮的不利趋势。该文献公开了包含30-50wt%角形（angular）TiC、10-30%铬、约1.5-5%碳和余量基本为铁的组合物。将该粉末烧结然后通过热等静压加固至表面上。美国专利3,725,016（通过引用将其全部内容并入本文）通过以下方式形成了硬表面：使用包含10-75%的细TiC粉末（例如5-7μm）、25-90%的钢形成基体和其它任选组分的组合物；使组合物形成浆料；并通过喷射、浸渍或涂漆（painting）将浆料施加至金属基材；随后干燥。仍然需要通过焊接方法，例如PTA和喷/熔沉积在基材上施加TiC涂层的方法。所述方法优选经得住与粗TiC（例如大于45μm的颗粒）一起使用的考验。仍然需要均一的基材硬面涂层，其包含TiC，优选粗TiC，所述涂层可通过焊接方法例如PTA和喷/熔沉积施加。专利技术概述已经令人惊讶地发现，TiC的漂浮行为以及可焊性问题、多孔性和加工不稳定性受到TiC颗粒的形态、尺寸和颗粒密度影响。已经令人惊讶地发现对TiC颗粒的形态和尺寸的控制使其能够用于PTA和喷/熔沉积工艺中，并提供了具有改进的均匀性的基材涂层。本专利技术提供了制备在基材上的覆盖层的方法，所述覆盖层包含碳化钛，所述方法包括：（a）获得包含TiC颗粒和非TiC颗粒的组合物；和（b）用等离子转移弧或喷/熔沉积将组合物施加至基材以形成覆盖层；其中所述TiC颗粒为-60+325筛目大小；其中基于TiC的重量，碳化钛颗粒包含50-100wt%的圆化颗粒，和0-50wt%的角形颗粒；且其中基于TiC和非TiC颗粒的重量，TiC占组合物的5-70wt%；其中非TiC颗粒包括合金和/或非金属。本专利技术还提供适合于等离子转移弧焊或喷/熔沉积的组合物，所述组合物包含TiC颗粒和非TiC颗粒，其中所述TiC颗粒为-60+325筛目大小；其中基于TiC的重量，碳化钛颗粒包含50-100wt%的圆化颗粒，和0-50wt%的角形颗粒；且其中基于TiC和非TiC颗粒的重量，TiC占组合物的5-70wt%；其中非TiC颗粒包括合金和/或非金属。本专利技术还提供包含碳化钛颗粒的覆盖层，其中所述覆盖层由以下步骤制备：（a）获得包含TiC颗粒和非TiC颗粒的组合物；和（b）通过等离子转移弧焊或喷/熔沉积将组合物施加至基材以形成覆盖层；其中所述TiC颗粒为-60+325筛目大小；其中基于TiC的重量，碳化钛颗粒包含50-100wt%的圆化颗粒，和0-50wt%的角形颗粒；且其中基于TiC和非TiC颗粒的重量，TiC占组合物的5-70wt%；其中非TiC颗粒包括合金和/或非金属。本专利技术还提供包含碳化钛颗粒的覆盖层，其中所述覆盖层通过将包含TiC颗粒的组合物通过等离子转移弧焊或喷/熔沉积施加至基材以在基材上形成覆盖层来制备，其中所述覆盖层包含-60+325筛目大小的TiC颗粒，其中TiC颗粒均匀地分布在覆盖层中。优选地，基于TiC的重量，组合物中的碳化钛颗粒包含50-100wt%的圆化颗粒，和0-50wt%的角形颗粒。本专利技术还提供适合于等离子转移弧焊或喷/熔沉积的组合物，所述组合物包含包层（clad）TiC颗粒，其中所述包层TiC颗粒为-60+325筛目大小；其中所述包层TiC颗粒包含碳化钛颗粒和包层用材料；其中基于TiC的重量，碳化钛颗粒包含50-100wt%的圆化颗粒，和0-50wt%的角形颗粒；其中所述包层TiC颗粒包含5-70wt%的TiC；且其中所述包层用材料包括金属和/或合金。本专利技术还提供制备基材上的覆盖层的方法，所述覆盖层包含碳化钛，所述方法包括：(a)获得根据权利要求13的组合物；和(b)通过等离子转移弧焊或喷/熔沉积将所述组合物施加至基材以形成覆盖层。本专利技术还提供包含碳化钛颗粒的覆盖层，其中所述覆盖层通过以下步骤制备：(a)获得根据权利要求13的组合物；和(b)通过等离子转移弧焊或喷/熔沉积将所述组合物施加至基材以形成覆盖层。本专利技术还提供包含碳化钛颗粒的覆盖层，其中所述覆盖层通过将权利要求13的组合物通过等离子转移弧焊或喷/熔沉积施加至基材以形成基材上的覆盖层来制备，其中所述覆盖层包含-60+325筛目大小的TiC颗粒，且其中TiC颗粒均匀地分布在覆盖层中。组合物优选包含致密化的TiC颗粒，更优选等离子致密化的TiC颗粒。优选地，所述TiC颗粒具有-100+230筛目大小。优选地，所述组合物具有-60+325筛目大小，更优选具有100+230筛目大小。优选地，所述非TiC颗粒包括合金，所述合金包含镍或铁。优选地，所述非TiC颗粒包括包括非金属。包层用材料优选包括镍金属或包含镍的合金。优选的镍合金包层用材料包括铬和/或铝。优选地，所述施加包括等离子转移弧焊。优选地，所述覆盖层包含均匀分布的TiC。附图简述图1是可用于本专利技术中的TiC粉末的SEM显微照片，放大200x。参考线是100μm。图2是包含32wt%的TiC和68wt%的Ni自熔合金的材料的OLM显微照片，放大15x。参考线是1000μm。图3是根据实施例1沉积的包含TiC颗粒的覆盖层的截面照片。图4是根据实施例2沉积的包含TiC颗粒的覆盖层的截面照片。图5是根据实施例3沉积的包含TiC颗粒和合金（30/70重量比）的覆盖层的截面照片。图6是根据实施例3沉积的包含TiC颗粒和合金（50/50重量比）的覆盖层的截面照片。图7本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备基材上的覆盖层的方法，所述覆盖层包含碳化钛，所述方法包括：(a) 获得包含TiC颗粒和非TiC颗粒的组合物；和(b) 通过等离子转移弧焊或喷/熔沉积将所述组合物施加至基材以形成覆盖层；其中所述TiC颗粒为‑60+325筛目大小；其中基于TiC的重量，碳化钛颗粒包含50‑100wt%的圆化颗粒，和0‑50wt%的角形颗粒；且其中基于TiC和非TiC颗粒的重量，TiC占组合物的5‑70 wt%；其中非TiC颗粒包括合金和/或非金属。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.30 US 61/9865161.制备基材上的覆盖层的方法，所述覆盖层包含碳化钛，所述方法包括：(a)获得包含TiC颗粒和非TiC颗粒的组合物；和(b)通过等离子转移弧焊或喷/熔沉积将所述组合物施加至基材以形成覆盖层；其中所述TiC颗粒为-60+325筛目大小；其中基于TiC的重量，碳化钛颗粒包含50-100wt%的圆化颗粒，和0-50wt%的角形颗粒；且其中基于TiC和非TiC颗粒的重量，TiC占组合物的5-70wt%；其中非TiC颗粒包括合金和/或非金属。2.权利要求1的方法，其中所述组合物包含等离子致密化的TiC颗粒。3.权利要求1的方法，其中所述组合物具有-60+325筛目大小。4.权利要求1的方法，其中所述组合物具有-100+230筛目大小。5.权利要求1的方法，其中非TiC颗粒包括合金，所述合金包含镍或铁。6.权利要求1的方法，其中非TiC颗粒包括非金属。7.权利要求1的方法，其中所述施加包括等离子转移弧焊。8.权利要求1的方法，其中所述覆盖层包含均匀分布的TiC。9.适合于等离子转移弧焊或喷/熔沉积的组合物，所述组合物包含TiC颗粒和非TiC颗粒，其中所述TiC颗粒为-60+325筛目大小；其中基于TiC的重量，碳化钛颗粒包含50-100wt%的圆化颗粒，和0-50wt%的角形颗粒；且其中基于TiC和非TiC颗粒的重量，TiC占组合物的5-70wt%；其中非TiC颗粒包括合金和/或非金属。10.包含碳化钛颗粒的覆盖层，其中所述覆盖层通过以下步骤制备：(a)获得包含TiC颗粒和非TiC颗粒的组合物；和(b)通过等离子转移弧焊或喷/熔沉积将所述组合物施加至基材以形成覆盖层；其中所述TiC颗粒为-60+325筛目大小；其中基于TiC的重量，碳化钛颗粒包含50-100wt%的圆化颗粒，和0-50wt%的角形颗粒；且其中基于TiC和非TiC颗粒的重量，TiC占组合物的5-70wt%；其中非TiC...

【专利技术属性】
技术研发人员：P菲亚拉，OE查维斯，E科库拉布，
申请(专利权)人：欧瑞康美科美国公司，
类型：发明
国别省市：美国;US