一種微納米結構碳化鎢涂層的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及熱噴涂技術領域，尤其涉及一種微納米結構碳化鎢涂層的制備方法。
【背景技術】
[0002]熱噴涂技術可以在工件表面迅速的制備一層防護涂層，賦予工件表面耐磨、耐蝕、
[0003]減磨、封嚴等不同性能。碳化鎢WC基金屬陶瓷具有硬度高、韌性好等性能，被廣泛應用于航空航天、冶金、石化、機械等行業，在工業應用方面，超音速火焰噴涂因其噴涂速度快、燃燒溫度相對較低、碳化物脫碳少、涂層結合強度高，是目前最適合噴涂碳化鎢基金屬陶瓷的方法。常見的熱噴涂用碳化鎢基金屬陶瓷包括WC-12CO、WC-17CO、WC-
[0004]10Co4Cr、WC-Cr3C2-N1、WC-Ni 等。
[0005]現有技術中的熱噴涂納米涂層，特別是WC基涂層主要以納米碳化鎢為原料，采用超音速火焰噴涂或冷噴涂等工藝，控制噴涂工藝條件制備含有納米碳化鎢的耐磨涂層，而納米碳化鎢的分散、在噴涂過程中的保留一直都沒有獲得有效的解決，制備納米碳化鎢涂層的成本一直偏高。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種微納米結構碳化鎢涂層的制備方法，該方法工藝簡單，納米相分布均勻、失碳少，且涂層中包含納米碳化鎢和微米碳化鎢，形成微納米結構涂層，具有較高的硬度和良好的韌性。
[0007]—種微納米結構碳化鎢涂層的制備方法，所述制備方法包括:
[0008]首先選取鎢粉、碳化硼粉、鈷粉和碳化鎢粉為制備噴涂粉末的原材料；其中，所述媽粉占總重量的20?86.7%，所述碳化硼粉占總重量的1.2?10%，所述鈷粉占總重量的8?25%，所述碳化鎢粉占總重量的30?75% ;
[0009]將所述原材料混合均勻，采用膠粘團聚或噴霧干燥的方式造粒，再通過脫脂燒結工藝處理后獲得噴涂粉末；
[0010]利用所獲得的噴涂粉末，采用超音速火焰噴涂或冷噴涂工藝制備微納米結構的碳化媽涂層。
[0011]所述鎢粉的顆粒粒度< 2微米，所述碳化硼粉的顆粒粒度< 2微米，所述鈷粉的顆粒粒度< 3微米，所述碳化媽粉的顆粒粒度多0.8微米。
[0012]所述脫脂燒結工藝處理過程中的燒結溫度為1230?1450°C。
[0013]由上述本發明提供的技術方案可以看出，該方法工藝簡單，納米相分布均勻、失碳少，且涂層中包含納米碳化鎢，形成微納米結構涂層，具有較高的硬度和良好的韌性。
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。
[0015]圖1為本發明實施例所提供微納米結構碳化鎢涂層的制備方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。
[0017]本發明實施例所述方法以微米級的粉末為原材料，利用噴涂過程中原材料之間的燃燒合成反應制備具有微納米結構的碳化鎢涂層。下面將結合附圖對本發明實施例作進一步地詳細描述，如圖1所示為本發明實施例所提供微納米結構碳化鎢涂層的制備方法流程示意圖，所述制備方法包括:
[0018]步驟11:首先選取鎢粉、碳化硼粉、鈷粉和碳化鎢粉為制備噴涂粉末的原材料；
[0019]在該步驟中，所選取的原材料中，鎢粉占總重量的20?86.7%，所述碳化硼粉占總重量的1.2?10%，所述鈷粉占總重量的8?25%，所述碳化媽粉占總重量的30?75 %。
[0020]進一步的，所述鎢粉的顆粒粒度< 2微米，所述碳化硼粉的顆粒粒度< 2微米，所述鈷粉的顆粒粒度< 3微米，所述碳化媽粉的顆粒粒度多0.8微米。
[0021]步驟12:將所述原材料混合均勻，采用膠粘團聚或噴霧干燥的方式造粒，再通過脫脂燒結工藝處理后獲得噴涂粉末；
[0022]在該步驟中，所述脫脂燒結工藝處理過程中的燒結溫度為1230?1450°C。
[0023]步驟13:利用所獲得的噴涂粉末，采用超音速火焰噴涂或冷噴涂工藝制備微納米結構的碳化鎢涂層。
[0024]具體實現中，鎢粉在噴涂過程中會與碳化硼發生反應，其反應包括以下反應:
[0025]5ff+B4C—WC+4WB ；
[0026]3ff+B4C—WC+2WB2；
[0027]2.6ff+B4C—ffC+0.8W2B5。
[0028]通過上述工藝步驟制得的碳化鎢涂層具有較高的硬度和良好的韌性。
[0029]下面以具體的實例對上述制備方法進行詳細說明:
[0030]實施例1、以鎢粉、碳化硼、鈷粉、碳化鎢粉為原料，其中鎢粉占40%、碳化硼占
4.6 %、鈷粉占8 %、碳化鎢占47.4%;鎢粉D5Q< 1微米，碳化硼D 98^ 2微米，鈷粉D 5。< 1.5微米，碳化媽D50= 0.8?1.5微米；
[0031]將上述原料混合均勻，采用膠粘團聚或噴霧干燥等方法造粒，然后通過脫脂燒結工藝獲得噴涂粉末，最高燒結溫度為在1250°C ;
[0032]按常規粒度選取噴涂粉末粒度區間，采用超音速火焰噴涂工藝制備涂層；其中，氧氣:56立方米/小時，煤油28升/分鐘，噴距380毫米，獲得含有微納米結構的碳化鎢涂層。
[0033]實施例2、以鎢粉、碳化硼、鈷粉、碳化鎢粉為原料，其中鎢粉占80%、碳化硼占
5.1%、鈷粉占12%、碳化鎢占8%;媽粉D5。彡0.8微米，碳化硼D9S< 1微米，鈷粉D5。彡1.0微米，碳化媽D50= 1.0?1.5微米；
[0034]將上述原料混合均勻，采用膠粘團聚或噴霧干燥等方法造粒，然后通過脫脂燒結工藝獲得噴涂粉末，最高燒結溫度為在1300°C ;
[0035]按常規粒度選取噴涂粉末粒度區間，采用超音速火焰噴涂工藝制備涂層；其中，氧氣:38立方米/小時，煤油20升/分鐘，噴距360毫米，獲得含有微納米結構的碳化鎢涂層。
[0036]實施例3、以鎢粉、碳化硼、鈷粉、碳化鎢粉為原料，其中鎢粉占60%、碳化硼占6%、鈷粉占15%、碳化鎢占19%;媽粉D5。彡0.8微米，碳化硼D9S彡2微米，鈷粉D5。彡1.0微米，碳化鎢Dm= 1.5?2.5微米；
[0037]將上述原料混合均勻，采用膠粘團聚或噴霧干燥等方法造粒，然后通過脫脂燒結工藝獲得噴涂粉末，最高燒結溫度為在1350°C ;
[0038]按常規粒度選取噴涂粉末粒度區間，采用超音速火焰噴涂工藝制備涂層；其中，氧氣:50立方米/小時，煤油27升/分鐘，噴距390毫米，獲得含有微納米結構的碳化鎢涂層。
[0039]實施例4、以鎢粉、碳化硼、鈷粉、碳化鎢粉為原料，其中鎢粉占30%、碳化硼占2%、鈷粉占10%、碳化鎢占58%;媽粉05。彡1.5微米，碳化硼D9S< 1微米，鈷粉D5。彡2.5微米，碳化媽D50= 1.0?2.5微米；
[0040]將上述原料混合均勻，采用膠粘團聚或噴霧干燥等方法造粒，然后通過脫脂燒結工藝獲得噴涂粉末，最高燒結溫度為在1280°C ;
[0041]按常規粒度選取噴涂粉末粒度區間，采用超音速火焰噴涂工藝制備涂層；其中，氧氣:56立方米/小時，煤油28升/分鐘，噴距420毫米，獲得含有微納米結構的碳化鎢涂層。
[0042]實施例5、以鎢粉、碳化硼、鈷粉、碳化鎢粉為原料，其中鎢粉占30%、碳化硼占2%、鈷粉占10%、碳化鎢占58%;媽粉05。彡1.5微米，碳化硼D9S< 1微米，鈷粉D5。彡2.5微米，碳化媽D50= 1.0?2.5微米；
[0043]將上述原料混合均勻，采用膠粘團聚或噴霧干燥等方法造粒，然后通過脫脂燒結工藝獲得噴涂粉末，最高燒結溫度為在1340°C ;
[0044]按常規粒度選取噴涂粉末粒度區間，采用冷噴涂工藝制備涂層，獲得含有微納米結構的碳化鎢涂層。
[0045]綜上所述，本發明實施例所述的制備方法工藝簡單，納米相分布均勻、失碳少，且涂層中包含納米碳化鎢，形成微納米結構涂層，具有較高的硬度和良好的韌性。
[0046]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種微納米結構碳化鎢涂層的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括: 首先選取鎢粉、碳化硼粉、鈷粉和碳化鎢粉為制備噴涂粉末的原材料；其中，所述鎢粉占總重量的20?86.7%，所述碳化硼粉占總重量的1.2?10%，所述鈷粉占總重量的8?25%，所述碳化鎢粉占總重量的30?75% ; 將所述原材料混合均勻，采用膠粘團聚或噴霧干燥的方式造粒，再通過脫脂燒結工藝處理后獲得噴涂粉末； 利用所獲得的噴涂粉末，采用超音速火焰噴涂或冷噴涂工藝制備微納米結構的碳化鎢涂層。2.根據權利要求1所述微納米結構碳化鎢涂層的制備方法，其特征在于， 所述鎢粉的顆粒粒度< 2微米，所述碳化硼粉的顆粒粒度< 2微米，所述鈷粉的顆粒粒度< 3微米，所述碳化鎢粉的顆粒粒度多0.8微米。3.根據權利要求1或2所述微納米結構碳化鎢涂層的制備方法，其特征在于， 所述脫脂燒結工藝處理過程中的燒結溫度為1230?1450°C。
【專利摘要】本發明公開了一種微納米結構碳化鎢涂層的制備方法，首先選取鎢粉、碳化硼粉、鈷粉和碳化鎢粉為制備噴涂粉末的原材料；其中，所述鎢粉占總重量的20～86.7％，所述碳化硼粉占總重量的1.2～10％，所述鈷粉占總重量的8～25％，所述碳化鎢粉占總重量的30～75％；將所述原材料混合均勻，采用膠粘團聚或噴霧干燥的方式造粒，再通過脫脂燒結工藝處理后獲得噴涂粉末；利用所獲得的噴涂粉末，采用超音速火焰噴涂或冷噴涂工藝制備微納米結構的碳化鎢涂層。該方法工藝簡單，納米相分布均勻、失碳少，且涂層中包含納米碳化鎢，形成微納米結構涂層，具有較高的硬度和良好的韌性。
【IPC分類】C23C4/129, C23C24/04, C23C4/06
【公開號】CN105316617
【申請號】CN201510867101
【發明人】高峰, 白智輝, 沈婕, 鮑君峰, 冀國娟, 李 杰
【申請人】北京礦冶研究總院, 北礦新材科技有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年12月1日