[发明专利]一种碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法；涉及热喷涂材料技术领域、粉末冶金材料技术领域和硬质合金技术领域。

背景技术

碳化钨属于陶瓷相，具有熔点高、硬度高、导电导热性差、化学性能稳定等优点，是制备耐磨耐蚀涂层的理想材料，但由于碳化钨的高熔点及高硬度，喷涂的碳化钨颗粒与基体材料的附着力差，且在空气中升高温度时易发生氧化，因此纯碳化钨粉末很少单独用作热喷涂粉末材料，通常需要加入Co、Ni、Ni-Cr等金属或合金作粘结相制成烧结型粉末或包覆型粉末供热喷涂使用。已广泛应用的碳化钨-钴和碳化钨-钴-铬系列热喷涂粉末，由于其所制备的涂层具有极高的硬度、优越的耐磨耐蚀性能和良好的韧性，广泛地应用于航空航天、汽车、冶金、电力、造纸等领域，以提高零部件表面的耐磨性能及修复磨损部位。

碳化钨-钴和碳化钨-钴-铬系列热喷涂粉末通常所使用的制备方法包括熔化法﹑烧结破碎法﹑等离子体球化法及传统团聚烧结法等，但这些制备工艺较复杂，存在生产周期长、生产效率低和耗能大等难题。另外，熔化法﹑烧结破碎法生产的喷涂粉末颗粒形貌均为不规则形，球形度较差，流动性能差，粉末沉积率较低，涂层与基体结合强度较差，使用过程中涂层易出现裂纹甚至剥落现象而失效，同时生产过程中给周围环境带来粉尘和噪音污染；对于等离子体球化法，由于整个球化过程是在高温和保护气氛环境中进行的，对设备要求高，生产成本高昂。对于传统团聚烧结法，虽然也能获得性能优良的热喷涂粉末，但粉末在高温烧结过程中保温时间较长，耗能大，且烧结后的粉末粘结呈块状，需进行破碎、分级，延长生产周期，提高生产成本。

发明内容

本发明的目的是针对采用传统方法制备碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末时存在生产周期长、生产效率低和耗能大等难题，提供一种碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法，该方法工艺流程简单，生产效率高，所制粉末成分均匀、球形度高及流动性好。

本发明涉及一种碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法，按设计的碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬粉末各组分的目标质量配比，分别取碳化钨粉和钴粉或者碳化钨粉、钴粉和铬粉经混合得到混合粉末，湿磨至混合粉末平均粒度为0.1微米~10微米后，加入占混合粉末质量分数1%~5%的聚乙二醇作造粒粘结剂与分散剂，搅拌1~3h，保证聚乙二醇分散均匀，喷雾造粒，得到造粒粉末，造粒粉末过双层振动筛，筛上粉末和筛下粉末均返回重新湿磨、造粒，取粒度为15～75微米的筛内粉末于管式电阻炉中进行脱脂处理后，在保护气氛下高温快速烧结，空冷，得到烧结粉末；所述快速烧结温度：1000~1700℃，烧结时间：0.1~5s。

本发明涉及一种碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法，所述碳化钨-钴粉末各组分质量百分比为：碳化钨粉1%-99%，钴粉1%-99%；所述碳化钨-钴-铬热喷涂粉末各组分质量百分比为：碳化钨粉1%-99%，钴粉1%-99%，铬粉1%-20%。

本发明涉及一种碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法，向所述混合粉末中添加去离子水或无水乙醇配制成料浆后进行湿磨；料浆中固含量为50%~80%。

本发明涉及一种碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法，所述喷雾造粒在喷雾干燥塔中进行，喷雾干燥塔的进口温度控制在200~300℃，出口温度控制在100~150℃，喷雾干燥塔塔内气压控制在0~–1KPa。

本发明涉及一种碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法，所述脱脂处理温度600℃~1000℃，时间2h~8h。

本发明涉及一种碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法，所述高温快速烧结在立式高温烧结炉中进行，所述立式高温烧结炉的加热方式为中频感应加热或电阻加热。

本发明涉及一种碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法，脱脂后的粉末以自由落体的运动方式连续均匀地通过立式高温烧结炉的高温区和冷却区，且于高温区中完成液相烧结。

本发明涉及一种碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法，所述保护气氛为氮气气氛。

本发明涉及一种碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末的制备方法，烧结粉末采用双层旋振筛进行筛分或空气气流分选，得到碳化钨-钴或碳化钨-钴-铬热喷涂粉末，其形状为球形、类球形或非球形颗粒。