[发明专利]一种新型WC-Cr3C2-Ni热喷涂粉末及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及用于超音速高速火焰喷涂或者其它热喷涂粉末技术，特别是一种新型WC-Cr₃C₂-Ni热喷涂粉末及其制备工艺。 

背景技术

热喷涂技术是表面改质领域中的一项关键技术，通过在被加工工件表面制备一层耐磨涂层，使工件获得优良的使用性能。在众多的碳化物中，碳化钨和碳化铬作为热喷涂材料在工业上得到应用。碳化钨和碳化铬具备陶瓷材料耐高温抗氧化、高强度、高硬度及耐腐蚀性能好等特点，广泛地应用于航空航天、冶金、机械等领域。相对于电镀硬铬层，热喷涂WC-Cr₃C₂-Ni涂层在耐磨性、耐蚀性等方面有明显的优势，尤其应用于沿海或岛屿国家地区，而且制备速度快，环境污染小。 

在改善热喷涂涂层特性的工艺中，超音速火焰喷涂WC-Co(Ni)时表现出了优良的特性。特别是喷涂WC-Cr₃C₂-Ni时，其高温抗氧化性、耐磨、耐蚀性等方面具有非常优秀的表现，尤其是耐蚀性能较好，广泛应用在沿海领域或岛屿国家的耐腐工件上，但其脆性限制了它们的应用。 

发明内容

本发明目的是提供一种新型WC-Cr₃C₂-Ni热喷涂粉末及其制备工艺，它能够改善热喷涂后涂层的相关性能，既能确保涂层具有优异的耐磨性、高温抗氧化性能，又能获得较好的涂层韧性。 

本发明技术方案：一种新型WC-Cr₃C₂-Ni热喷涂粉末，由两种粒度的碳化钨、碳化铬和镍以及微量碳化钛组成，碳化钨的质量百分比为73％，碳化铬的质量百分比为19.5％，镍含量的质量百分比为7％，晶粒抑制剂碳化钛的的质量百分比为0.5％。 

其中原料碳化钨是由粒度为0.05-0.2微米的纳米碳化钨和2.0-8.0微米的中颗粒碳化钨按一定比例混合组成，其中纳米碳化钨的质量百分比为22-51％，中颗粒碳化钨的质量百分比为22-51％。 

其松装比为4.0-5.8g/cm³。 

制备一种新型WC-Cr₃C₂-Ni热喷涂粉末的工艺，包括以下步骤： 

A、备料： 

制备质量百分比为22-51％、粒度为0.05-0.2微米的纳米碳化钨，备好质量百分比为 22-51％、粒度为2.0-8.0微米的中颗粒碳化钨； 

根据美国英佛曼公司“金属碳化物的制备方法”专利，专利号2004100430580生产纳米碳化钨，中颗粒碳化钨为通用产品； 

B、混料： 

首先依据工艺要求，向球磨设备加入步骤A的纳米碳化钨、中颗粒碳化钨和质量百分比为19.5％碳化铬和7％的镍粉，然后加入占原料质量百分比为25％、温度为10-15℃的去离子水及质量百分比为2.0％的聚乙烯醇进行混料，球磨时间为22-28小时；因原料中含有部分纳米碳化钨粉，为防止其生产过程中氧化和晶粒长大，在配料时还必须加入质量百分比为0.3％的有机抗氧化剂，加入质量百分比为0.5％的晶粒生长抑制剂碳化钛； 

C、造粒： 

采用开放式离心喷雾干燥塔进行干燥造粒，得到球形混合料，离心雾化盘转速为8000-12000转/分钟； 

D、烧结： 

将混合料装入石墨舟皿中，置于钼丝炉中，在氢气保护气氛中进行连续烧结，推舟速度为9-12分钟/舟，烧结温度为1100-1300℃； 

E、破碎分级： 

烧结后的过程产品采用机械方式破碎，并根据粒度分布区间采用过筛或气流分级的方式得到最终产品热喷涂粉末，其中粒度规格为15-45微米，松装密度为4.0-4.8g/cm³。 

WC基热喷涂粉末主要用于超音速高速火焰喷涂或者其它热喷涂涂层制备工艺，因此热喷涂粉末的粒度分布在5-75微米之间。根据不同的热喷涂工艺，实际使用的热喷涂粉末的粒度分布可在不同的区间，如5-30微米、10-38微米、15-45微米、20-53微米、45-75微米等。