[发明专利]一种碳化钨-钴耐磨涂层制备方法

说明书

本发明公开了一种碳化钨‑钴耐磨涂层制备方法，包括以下步骤：步骤1：将石墨烯改性碳化钨自润滑耐磨添加剂称取后，加入WC‑12Co喷涂粉末中，在无水乙醇介质中球研磨；步骤2：将球磨后含有液态介质的混合粉末超声分散处理小时，超声处理后粉末烘干后筛分出喷涂粉末。步骤3：采用爆炸喷涂制备石墨烯改性涂层，工艺参数为：氧气和乙炔流量比为1.2，气体充枪量为68%，喷涂距离为260mm，调节爆炸频率为3次/秒，送粉率为0.3g/s；步骤4：进行表面喷涂涂层后进行抛光处理。本发明不会被高速、高温的喷涂焰流吹飞而损失掉，有效的保留了石墨烯在涂层中的成分含量和均匀分布。

技术领域

本发明属于石墨烯改性碳化钨复合材料领域，具体涉及一种碳化钨-钴耐磨涂层制备方法。

背景技术

热喷涂碳化钨涂层具有较高的显微硬度，较好的耐磨性、氧化物含量低，涂层结合强度高等优势，是常用的耐磨涂层，已广泛应用于航空、航天、核能、机械等工业领域的装备关键摩擦运动副零部件表面耐磨防护。但在实际工作环境中，由于碳化钨涂层较高的硬度，摩擦体系的摩擦系数较大，会对与其配合的摩擦副产生较严重的磨损，甚至影响耐磨防护涂层的使用寿命。另外，随着科技进步，工业生产日益向高度自动化、高速化方向发展，许多零件(如轴承、衬套、密封环、活塞杆等)常常在重载、高速、高温、低温、高真空、强腐蚀等苛刻环境条件下工作，这样的环境不仅超越了润滑油或脂的使用极限，也使碳化钨涂层的应用受到局限，因此有必要研制具有自润滑特性的碳化钨涂层，以满足在极端摩擦条件下服役。

碳化钨喷涂粉末是热喷涂制备碳化钨耐磨涂层的基础，要制备具有自润滑特性的碳化钨耐磨涂层，必须在碳化钨喷涂粉末中添加自润滑添加剂，目前向喷涂粉末中添加的自润滑剂主要包括软金属(Au，Ag等)、氟化物(LiF2，CaF2等)、二硫化物(MoS2，WS2等)以及金属氧化物(Zr2O3，Cr2O3等)，现有技术对这些润滑剂作为涂层的润滑相已进行了不少研究。但这些添加剂都有一些局限性，如摩擦过程中随着温度的升高，添加在涂层中的硫化物润滑相容易被氧化，摩擦学性能严重降低，在潮湿环境中尤其严重；虽然碱土金属和稀有金属的氟化物具有高温自润滑性能，但低温时其摩擦学性能很差，且呈现脆性。

经长期研究、分析，发现石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是构建最常用的固体润滑剂-石墨的基本单元，具有比石墨更低的摩擦系数，是一种新型的自润滑减磨涂层添加剂。但石墨烯是纳米级单层结构的碳材料，质量较轻，陶瓷类碳化钨喷涂粉末质量大，如果将石墨烯直接添加到碳化钨喷涂粉末中，石墨烯在喷涂过程中会被高速焰流吹飞而损失，很难再涂层中保留石墨烯成分。另外，石墨烯比表面积较大，活性高，在与碳化钨喷涂粉末复合时容易团聚，很难保证在喷涂粉末中均匀混合，从而难以保证制备涂层具有自润滑耐磨特性。因此，如何提高石墨烯在碳化钨喷涂粉末中的比重，保证在喷涂粉末中的均匀混合，是本发明的主要技术内容。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳化钨-钴耐磨涂层制备方法，为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种碳化钨-钴耐磨涂层制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将石墨烯改性碳化钨自润滑耐磨添加剂称取后，加入WC-12Co喷涂粉末中，在无水乙醇介质中球研磨；

步骤2：将球磨后含有液态介质的混合粉末超声分散处理小时，超声处理后粉末烘干后筛分出喷涂粉末；

步骤3：采用爆炸喷涂制备石墨烯改性涂层，工艺参数为：氧气和乙炔流量比为1.2，气体充枪量为68%，喷涂距离为260mm，调节爆炸频率为3次/秒，送粉率为0.3g/s；

步骤4：进行表面喷涂涂层后进行抛光处理。

上述中，所述步骤1中，将本发明制备的石墨烯改性碳化钨自润滑耐磨添加剂称取2－10g加入200gWC-12Co喷涂粉末中，在无水乙醇介质中球磨10小时，球磨机转速为3 rpm/s。