[发明专利]一种微纳米结构碳化钨涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及热喷涂技术领域，尤其涉及一种微纳米结构碳化钨涂层的制备方法。

背景技术

热喷涂技术可以在工件表面迅速的制备一层防护涂层，赋予工件表面耐磨、耐蚀、

减磨、封严等不同性能。碳化钨WC基金属陶瓷具有硬度高、韧性好等性能，被广泛应用于航空航天、冶金、石化、机械等行业，在工业应用方面，超音速火焰喷涂因其喷涂速度快、燃烧温度相对较低、碳化物脱碳少、涂层结合强度高，是目前最适合喷涂碳化钨基金属陶瓷的方法。常见的热喷涂用碳化钨基金属陶瓷包括WC-12Co、WC-17Co、WC-

10Co4Cr、WC-Cr₃C₂-Ni、WC-Ni等。

现有技术中的热喷涂纳米涂层，特别是WC基涂层主要以纳米碳化钨为原料，采用超音速火焰喷涂或冷喷涂等工艺，控制喷涂工艺条件制备含有纳米碳化钨的耐磨涂层，而纳米碳化钨的分散、在喷涂过程中的保留一直都没有获得有效的解决，制备纳米碳化钨涂层的成本一直偏高。

发明内容

本发明的目的是提供一种微纳米结构碳化钨涂层的制备方法,该方法工艺简单，纳米相分布均匀、失碳少，且涂层中包含纳米碳化钨和微米碳化钨，形成微纳米结构涂层，具有较高的硬度和良好的韧性。

一种微纳米结构碳化钨涂层的制备方法，所述制备方法包括：

首先选取钨粉、碳化硼粉、钴粉和碳化钨粉为制备喷涂粉末的原材料；其中，所述钨粉占总重量的20～86.7％，所述碳化硼粉占总重量的1.2～10％，所述钴粉占总重量的8～25％，所述碳化钨粉占总重量的30～75％；

将所述原材料混合均匀，采用胶粘团聚或喷雾干燥的方式造粒，再通过脱脂烧结工艺处理后获得喷涂粉末；

利用所获得的喷涂粉末，采用超音速火焰喷涂或冷喷涂工艺制备微纳米结构的碳化钨涂层。

所述钨粉的颗粒粒度≤2微米，所述碳化硼粉的颗粒粒度≤2微米，所述钴粉的颗粒粒度≤3微米，所述碳化钨粉的颗粒粒度≥0.8微米。

所述脱脂烧结工艺处理过程中的烧结温度为1230～1450℃。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，该方法工艺简单，纳米相分布均匀、失碳少，且涂层中包含纳米碳化钨，形成微纳米结构涂层，具有较高的硬度和良好的韧性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例所提供微纳米结构碳化钨涂层的制备方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例所述方法以微米级的粉末为原材料，利用喷涂过程中原材料之间的燃烧合成反应制备具有微纳米结构的碳化钨涂层。下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例所提供微纳米结构碳化钨涂层的制备方法流程示意图，所述制备方法包括：

步骤11：首先选取钨粉、碳化硼粉、钴粉和碳化钨粉为制备喷涂粉末的原材料；

在该步骤中，所选取的原材料中，钨粉占总重量的20～86.7％，所述碳化硼粉占总重量的1.2～10％，所述钴粉占总重量的8～25％，所述碳化钨粉占总重量的30～75％。

进一步的，所述钨粉的颗粒粒度≤2微米，所述碳化硼粉的颗粒粒度≤2微米，所述钴粉的颗粒粒度≤3微米，所述碳化钨粉的颗粒粒度≥0.8微米。

步骤12：将所述原材料混合均匀，采用胶粘团聚或喷雾干燥的方式造粒，再通过脱脂烧结工艺处理后获得喷涂粉末；

在该步骤中，所述脱脂烧结工艺处理过程中的烧结温度为1230～1450℃。

步骤13：利用所获得的喷涂粉末，采用超音速火焰喷涂或冷喷涂工艺制备微纳米结构的碳化钨涂层。

具体实现中，钨粉在喷涂过程中会与碳化硼发生反应，其反应包括以下反应：

5W+B₄C—WC+4WB；

3W+B₄C—WC+2WB₂；