[发明专利]在W18Cr4V钢表面制备Co-WC复合镀层的方法

说明书

技术领域

本发明属于涂镀层表面制备技术领域，具体涉及一种在W18Cr4V钢表面制备Co-WC复合镀层的方法。

背景技术

煤矿生产中的机械设备，在生产过程中常因零部件的摩擦、磨损及腐蚀失效而引发故障或事故，其中采煤机截齿是最常见的磨损失效件。采煤机截齿的磨损、腐蚀等失效现象极其严重，由此而引发的设备故障、停工停产，造成的经济损失不可估量。因此，研究、解决采煤机截齿的耐磨及耐腐蚀性能对煤矿高产、高效和安全生产具有十分重要的意义，也是一项迫切的任务。

多年来，采煤机截齿齿尖材料一直使用Co-WC硬质合金，Co-WC硬质合金具有很高的强度、耐磨性和抗冲击韧性，也可用于潜孔钻、牙轮钻、盾构刀具等采掘工具。

采煤机截齿齿尖与齿体之间常采用钎焊工艺连接，由于硬质合金和齿体在焊接过程中均不熔化，仅是靠熔化钎料的毛细管作用润湿二者表面，使液相与固相之间相互扩散而连接在一起，结合强度较低，所以在截割各种煤层和夹矸时，经常脱落、破碎。另一方面，传统的WC基硬质合金刀具材料的主要原料为钨、钴，属于稀缺战略资源。为此，近年来，国内外许多研究单位，采用热喷涂技术在普通合金表面制备耐磨耐蚀Co-WC复合涂层，以取代传统的Co-WC硬质合金，应用于采煤机截齿等零部件（也可修复已磨损、腐蚀失效件），不仅简化了Co-WC硬质合金粉末冶金的制备以及钎焊连接繁琐的复杂工艺，克服了传统工艺能耗高、设备昂贵、制备条件苛刻等缺点，并且显著地降低了成本。

目前，Co-WC复合镀层的制备工艺主要集中于超音速火焰喷涂（HVOF）与等离子喷涂等热喷涂工艺工艺，该工艺涂层和基体选择范围广，涂层厚度变化范围大，沉积速率高以及容易形成复合涂层等。但热喷涂工艺对设备要求高，工作环境较差；另一方面，该工艺会使WC微粒由于过热而被分解和氧化，造成WC的脱碳，而且还会生成含Co的亚稳定碳化物，且这些产物非常脆，在接触载荷的反复作用下很容易开裂、剥落，从而会降低Co-WC复合镀层的耐磨性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种采用复合电沉积法在W18Cr4V钢表面制备Co-WC复合镀层的方法。采用该方法制备的Co-WC复合镀层表面光滑致密，WC微粒均匀分布于基质镀层内，镀层与基板结合力强，具有优异的耐摩擦磨损性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种在W18Cr4V钢表面制备Co-WC复合镀层的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、对W18Cr4V钢基板表面进行预处理，去除W18Cr4V钢基板表面缺陷；

步骤二、配制电镀液，然后向电镀液中加入WC微粒；所述电镀液由以下成分组成：硫酸钴200g/L～300g/L，氯化钠30g/L～50g/L，硼酸30g/L～60g/L，余量为水；所述WC微粒的加入量为每升电镀液中加入5g～25g WC微粒；

步骤三、将两块相同的钴板和步骤一中经预处理的W18Cr4V钢基板置于步骤二中加入WC微粒后的电镀液中，以经预处理的W18Cr4V钢基板作为阴极，以两块钴板作为阳极，在搅拌条件下进行氧化还原反应，使W18Cr4V钢基板表面电沉积一层均匀的Co-WC复合镀层；所述氧化还原反应过程中控制电镀液的温度为50℃～60℃，直流电流密度为6A/dm²～10A/dm²；所述氧化还原反应的时间为1h～2h；所述W18Cr4V钢基板放置在两块钴板中间位置。

上述的在W18Cr4V钢表面制备Co-WC复合镀层的方法，步骤一中所述预处理的方法为：依次用80#、100#、600#和1000#砂纸对W18Cr4V钢基板表面进行打磨；将经打磨后的W18Cr4V钢基板放入碱性除油剂中超声振荡10min～30min，超声振荡过程中控制温度为70℃～90℃，频率为30Hz～50Hz，功率为80W～120W；将经超声处理后的W18Cr4V钢基板用蒸馏水冲洗干净后放入质量百分比浓度为25%～35%的盐酸中酸洗活化10s～20s，然后用蒸馏水冲净，烘干备用。

上述的在W18Cr4V钢表面制备Co-WC复合镀层的方法，所述碱性除油剂由以下成分组成：氢氧化钠10g/L～25g/L，磷酸三钠25g/L～45g/L，碳酸钠15g/L～30g/L，硅酸钠1.5g/L～4g/L，余量为水。

上述的在W18Cr4V钢表面制备Co-WC复合镀层的方法，步骤二中所述电镀液的pH值为3.0～5.0。