本發明涉及耐蝕涂層技術領域，尤其涉及一種耐腐蝕非晶-wc復合涂層的制備方法。
背景技術：
wc涂層具有良好的耐磨損性能，這一涂層對于提高零部件使用壽命具有重要的作用，因此含wc耐磨涂層在礦山、煤炭、冶金等領域應用最多的涂層形式。由于wc涂層的耐蝕性能較差，從而影響了其使用范圍，在具有腐蝕介質的環境中，wc耐磨涂層的使用壽命大幅降低。針對這一情況，有很多現有技術提出制備非晶-wc涂層，提高wc涂層的耐蝕性能。
國家專利局于2013年9月25日公開了一篇專利申請號為201310444447.3，名稱為wc-co增強的鐵基金屬玻璃復合涂層及其制備方法。此專利公開了如下技術方案：通過將體積分數10%～30%的wc-co粉末和體積分數70～90%的fe非晶粉末均勻混合作為噴涂材料，利用超音速火焰噴涂工藝在零件表面上制備的硬質合金增強的金屬玻璃涂層。與目前的fe基非晶涂層相比，其硬度、強度和耐磨性均有所提高。與相同方法制備的wc-co涂層相比，性能接近，成本卻可以降低很多。但是此專利并不能將兩種不同粒徑的合金粉末完全嵌和，導致fe基粉末與wc粉末結合力較弱，最終會使得wc耐磨涂層的使用壽命得不到大幅度提高。
技術實現要素：
本發明要解決的問題是提供一種一方面利用mo元素的存在促進非晶相的形成，并且mo元素可以抑制cr元素的溶解，可以極大地促進了鈍化膜的形成，提高涂層的耐蝕性能；另一方面利用兩種不同粒徑的粉末相互融合，增強fe基粉末與wc粉末結合力，延長復合涂層的使用壽命并且提高耐蝕性能的非晶-wc復合涂層的制備方法。為此，現提出如下技術方案：
一種耐腐蝕非晶-wc復合涂層的制備方法，包括如下步驟：
（1）將采用氣霧化方法制備的成分為fe42.87cr15.98mo16.33c15.94b8.88的fe基非晶合金粉末進行篩分處理，使得fe基非晶合金粉末粒徑為20-50微米；
（2）將粒徑為5-25微米的商業化wc-10co-4cr粉末和步驟（1）中粒徑為20-50微米的fe基非晶合金粉末按照質量百分比3:1進行球磨混合，制得混合合金粉末；
（3）先對基體表面進行腐蝕除銹，噴砂粗化處理，并將基體進行預熱；然后以步驟（2）的混合合金粉末為噴涂原料，采用超音速火焰噴涂設備對基體表面進行噴涂，待噴涂結束后，自然冷卻，即得到耐蝕非晶-wc復合涂層。
對上述方案的進一步改進，所述超音速火焰噴涂設備的噴涂工藝參數為氧氣壓力0.5-0.7mpa；氧氣流量為180-220l/min；丙烷壓力0.45-0.6mpa；丙烷流量23-26l/min；噴涂距離220-260mm；送粉速度4-6rpm。
對上述方案的進一步改進，所述超音速火焰噴涂設備的噴涂工藝參數為氧氣壓力0.65mpa；氧氣流量為200l/min；丙烷壓力0.5mpa；丙烷流量25l/min；噴涂距離250mm；送粉速度5rpm。
對上述方案的進一步改進，所述超音速噴涂設備的型號為jp-5000。
相比現有技術，本發明的有益效果在于：
（1）從本發明制備的非晶-wc涂層的非晶合金本征特性來看，該材料不具有傳統金屬材料所具備的位錯、晶界等缺陷，因此，它本身就具有非常優異的耐蝕性能。同時，所制備的復合涂層中含有15.98%的cr元素和16.33%的mo元素，cr是耐腐蝕性元素；mo元素的存在一方面有利于非晶相的形成，增強fe粉末與wc粉末的結合力；另一方面，mo元素可以抑制cr元素的溶解，可以極大地促進了鈍化膜的形成，也會提高涂層的耐蝕性能，在含有腐蝕介質的環境中，使用壽命比傳統的wc耐磨涂層提高3倍。
（2）在噴涂冷卻過程中，當溫度處于過冷液相區時，由于wc顆粒與fe基非晶粉末之間的相互撞擊，導致fe基非晶合金粉末產生較大的塑性變形，該塑性變形將有利于加強fe基非晶粉末與wc基體之間的結合，從而使得獲得的涂層孔隙率較低，也會增強fe基非晶粉末與wc粉末的結合力，從而延長復合涂層的使用壽命。
（3）本發明通過將粒徑為20-50微米的fe基非晶合金粉末和粒徑為5-25微米的wc-10co-4cr混合噴涂在基體表面，[a1]可降低涂層孔隙率，提高復合涂層的平整度，使噴涂在基體表面的復合涂層更加美觀。
附圖說明
圖1本發明實施例1制備的非晶-wc復合涂層與單一wc涂層的極化曲線對比圖。
具體實施方式
為使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本發明。
實施例1
一種耐腐蝕非晶-wc復合涂層的制備方法，包括如下步驟：
（1）將采用氣霧化方法制備的成分為fe42.87cr15.98mo16.33c15.94b8.88的fe基非晶合金粉末進行篩分處理，使得fe基非晶合金粉末粒徑為35微米；
（2）將粒徑為15微米的商業化wc-10co-4cr粉末和步驟（1）中粒徑為35微米的fe基非晶合金粉末按照質量百分比3:1進行球磨混合，制得混合合金粉末；
（3）先對基體表面進行腐蝕除銹，噴砂粗化處理，并將基體進行預熱；然后以步驟（2）的混合合金粉末為噴涂原料，采用型號為jp-5000的超音速火焰噴涂設備對基體表面進行噴涂，噴涂工藝參數為氧氣壓力0.65mpa；氧氣流量為200l/min；丙烷壓力0.5mpa；丙烷流量25l/min；噴涂距離250mm；送粉速度5rpm，待噴涂結束后，自然冷卻，即得到耐蝕非晶-wc復合涂層。
實施例2
一種耐腐蝕非晶-wc復合涂層的制備方法，包括如下步驟：
（1）將采用氣霧化方法制備的成分為fe42.87cr15.98mo16.33c15.94b8.88的fe基非晶合金粉末進行篩分處理，使得fe基非晶合金粉末粒徑為20微米；
（2）將粒徑為5微米的商業化wc-10co-4cr粉末和步驟（1）中粒徑為20微米的fe基非晶合金粉末按照質量百分比3:1進行球磨混合，制得混合合金粉末；
（3）先對基體表面進行腐蝕除銹，噴砂粗化處理，并將基體進行預熱；然后以步驟（2）的混合合金粉末為噴涂原料，采用型號為jp-5000超音速火焰噴涂設備對基體表面進行噴涂，噴涂工藝參數為氧氣壓力0.5mpa；氧氣流量為180l/min；丙烷壓力0.45mpa；丙烷流量23l/min；噴涂距離220mm；送粉速度4rpm，待噴涂結束后，自然冷卻，即得到耐蝕非晶-wc復合涂層。
實施例3
一種耐腐蝕非晶-wc復合涂層的制備方法，包括如下步驟：
（1）將采用氣霧化方法制備的成分為fe42.87cr15.98mo16.33c15.94b8.88的fe基非晶合金粉末進行篩分處理，使得fe基非晶合金粉末粒徑為20-50微米；
（2）將粒徑為5-25微米的商業化wc-10co-4cr粉末和步驟（1）中粒徑為50微米的fe基非晶合金粉末按照質量百分比3:1進行球磨混合，制得混合合金粉末；
（3）先對基體表面進行腐蝕除銹，噴砂粗化處理，并將基體進行預熱；然后以步驟（2）的混合合金粉末為噴涂原料，采用超音速火焰噴涂設備對基體表面進行噴涂，噴涂工藝參數為氧氣壓力0.7mpa；氧氣流量為220l/min；丙烷壓力0.6mpa；丙烷流26l/min；噴涂距260mm；送粉速度6rpm，待噴涂結束后，自然冷卻，即得到耐蝕非晶-wc復合涂層。
從上述實施例1制備的非晶-wc涂層的非晶合金本征特性來看，該材料不具有傳統金屬材料所具備的位錯、晶界等缺陷，因此，它本身就具有非常優異的耐蝕性能。同時，所制備的復合涂層中含有15.98%的cr元素和16.33%的mo元素，cr是耐腐蝕性元素；mo元素的存在一方面有利于非晶相的形成，增強fe粉末與wc粉末的結合力；另一方面，mo元素可以抑制cr元素的溶解，可以極大地促進了鈍化膜的形成，也會提高涂層的耐蝕性能，在含有腐蝕介質的環境中，使用壽命比傳統的wc耐磨涂層提高3倍。附圖1是本發明實施例1制備的非晶-wc復合涂層與單一wc涂層的極化曲線對比圖，圖1中所模擬的腐蝕環境為質量分數為3.5%的nacl溶液，以單一的wc涂層為參比對象，結果表明，在相同的腐蝕環境下，實施例1所制備的非晶-wc復合涂層具有更高的自腐蝕電位，復合涂層的自腐蝕電位為-0.65v，wc涂層的自腐蝕電位為-0.79v，說明在同等電位下，復合涂層腐蝕傾向性較小，具有更高的耐腐蝕性能。
本發明在在噴涂冷卻過程中，當溫度處于過冷液相區時，由于wc顆粒與fe基非晶粉末之間的相互撞擊，導致fe基非晶合金粉末產生較大的塑性變形，該塑性變形將有利于加強fe基非晶粉末與wc基體之間的結合，從而使得獲得的涂層孔隙率較低，也會增強fe基非晶粉末與wc粉末的結合力，從而延長非晶-wc復合涂層的使用壽命。
本發明通過將粒徑為20-50微米的fe基非晶合金粉末和粒徑為5-25微米的wc-10co-4cr混合噴涂在基體表面，可降低涂層孔隙率，提高復合涂層的平整度，使噴涂在基體表面的復合涂層更加美觀。
本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，而并非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發明的權利要求范圍內。
fe基非晶合金粉末與wc-10co-4cr的混合噴涂在降低涂層孔隙率，提高復合涂層的平整度的過程中，粒徑大小的限制具體起到何種特殊作用，請從原理上詳細說明。