[发明专利]一种具备硅涂层的钨镍合金材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种具备硅涂层的钨镍合金材料的制备方法，该方法制备的钨镍材料解决了传统细晶硬质合金制备过程中常出现“镍池”和孔洞的问题，多层薄膜结构不但可以阻碍氧空位的迁移，本发明对钨镍材料表面进行PVA／SiO₂复合溶胶表面改性处理，使得钨镍材料的表面均匀致密、膜基结合强度高、力学性能优良。

所属技术领域

本发明涉及合金材料制造领域，具体涉及一种具备硅涂层的钨镍合金材料的制备方法。

背景技术

WC-Ni硬质合金具有高强度、高硬度、优良的耐磨性、耐热性以及良好的抗腐蚀性等特点，因此广泛应用于高压、高转速、高温、腐蚀性介质等工作环境。由于Ni属于面心立方(F.c.c)晶系，塑性很好，在湿磨过程中容易发生塑性变形，形成片状的Ni粉团。工业生产以Ni作为粘结剂的硬质合金的球磨时间要长，即便是这样，也不能保证Ni粉的均匀细化，这是基于Ni粉存在着与Co粉截然不同的细化机理。

现有技术中主要通过添加合金元素，细化WC晶粒，通过严格的工艺控制，减少孔隙和缺陷等方法来改善WC-Ni硬质合金的性能。采用传统方法制备的WC-Ni混合料在真空烧结条件下常出现“镍池”和孔洞。“镍池”和孔洞会严重影响合金的综合性能，比如强度、耐磨性、耐腐蚀性等。

二氧化硅凝胶具有绝热性能好、纳米结构可控、耐腐蚀性能好、生物相容性优异等特点，但SiO₂凝胶若直接涂覆于合金表面则存在粘结强度低的问题，因此需要引入成膜剂进行改性。聚乙烯醇是一种无毒、透明的多羟基高聚物，在作为一种有机偶联剂时与SiO₂溶胶具有良好的结合效果。一方面，可使SiO₂溶胶粘度升高且与Ti-Ni基体的结合性能良好，从而有效提高涂层的结合强度；另一方面，PVA溶剂还可以有效填充SiO₂溶胶在形成凝胶过程中形成的孔洞间隙，提高涂层的致密度、耐磨性、硬度等性能。

发明内容

本发明提供一种具备硅涂层的钨镍合金材料的制备方法，该方法制备的钨镍材料解决了传统细晶硬质合金制备过程中常出现“镍池”和孔洞的问题，多层薄膜结构不但可以阻碍氧空位的迁移，本发明对钨镍材料表面进行PVA／SiO₂复合溶胶表面改性处理，使得钨镍材料的表面均匀致密、膜基结合强度高、力学性能优良。

为了实现上述目的，本发明提供了一种具备硅涂层的钨镍合金材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）制备基体

按以下重量组份配制混合粉

碳化钨，90.1％-92.8％，费氏粒度0.8-1μm；

镍粉，5％-6％，费氏粒度0.5-1.0μm；

碳化铬，余量；

将上述配比的混合粉进行湿磨；其中球磨时间分段控制；先将碳化物粉及添加剂碳化铬加入球磨筒湿磨12-16小时，再加入镍粉湿磨14-18小时；

将球磨完毕的混合料料浆干燥；

将干燥混合料压制成所需形状的压制品；

将压制品放在烧结炉内高温烧结，烧结温度为1450-1470℃， 保温时间70-90min，烧结压力为4.5-5.0Mpa，获得钨镍合金基体；

（2）基体预处理

所述基体预处理，可依次进行研磨抛光、超声清洗和离子源清洗；

（3）先将8-10重量份聚乙烯醇搅拌均匀并缓缓加入20℃的90-100重量份的纯净水中，浸泡15-18h后再将聚乙烯醇溶剂缓慢升温到80-90℃并搅拌加速溶解，得到均匀、无色透明的聚乙烯醇溶剂；