[发明专利]复合WC-CrC-CoCr热喷涂粉及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了复合WC‑CrC‑CoCr热喷涂粉及其制备方法和应用，方法包括(1)将三氧化钨、三氧化二铬、碳化钨、钴粉、炭黑、水和粘结剂混合进行球磨，以便得到球磨浆料；(2)将所述球磨浆料进行干燥雾化造粒，以便得到球形颗粒；(3)将所述球形颗粒在含有氮气和氢气的保护气氛下进行烧结，以便得到烧结料；(4)将所述烧结料破碎后进行分级，以便得到复合WC‑CrC‑CoCr热喷涂粉。该制备方法工艺简单，两种原料前移至氧化物，成本较低且适合产业化生产，而且制备过程可以有效避免气体碳源，并能通过气氛对碳量微调，工艺过程绿色安全，进而制备得到的复合WC‑CrC‑CoCr热喷涂粉具有较好的韧性，并具有良好耐磨性、致密性和耐腐蚀性。

技术领域

本发明属于纳米金属陶瓷复合粉末制备领域，更具体地本发明涉及一种复合WC-CrC-CoCr热喷涂粉及其制备方法和应用，主要应用于超音速喷涂、堆焊、3D打印等表面喷涂及增材制造。

背景技术

WC-CrC-CoCr热喷涂粉系WC-Co基硬质合金粉末，与WC-Co硬质合金类似的，是以高硬度的难熔金属硬质化合物WC为硬质相，高韧性的金属Co等为粘结相，通过粉末冶金工艺制备而得到具有良好的强度及较为优异韧性的复合材料，广泛地应用于油气钻井、地质勘探、矿山开采、轧辊、模具材料、新能源、机械加工、耐磨零件等领域，是当前用途最广泛的表面喷涂材料之一，对推动我国工业绿色再制造及国民经济发展起着举足轻重的作用。随着科技进步及经济的迅速发展，对硬质合金热喷涂粉的强度和硬度提出了更高的要求。但是普通结构硬质合金热喷涂粉和涂层的硬度和强度是一对此消彼长矛盾体，开发出同时具有高强度和高韧性的双高硬质合金喷涂粉成为近20年来的研究热点。纳米/超细WC-Co硬质合金喷涂粉因其同时具有高强度和高硬度的特点，自开发出来后就受到广泛的关注和研究。而纳米/超细WC-Co复合粉末是制备高性能硬质合金的关键，近年来，涌现出许多新型的制备方法。

专利CN201110335899.9中，朱泽华等在水溶性的含钨化合物、含钴化合物、含铬化合物和含钒化合物的饱和混合水溶液中加入对钨、钒、铬碳化物过量的碳质粉体材料吸附饱和复合盐溶液；脱水干燥，在碳质粉体材料表面形成纳米尺度的复合盐薄层；在隔绝空气条件下，500℃以下将所述复合盐脱除结晶水，并分解成为氧化钨、氧化铬、氧化钒、氧化钴的复合氧化物，进一步加热，850℃以下，将上述复合氧化物在碳质粉体材料表面还原并碳化生成WC-Co纳米结构复合粉末。

专利CN201510773331.3中，文劼等将钨钴复合氧化物原料粉末和碳源粉末依次或一次性投入流化床或回转炉中，进行还原、碳化和调碳，全过程无氢气参与，得到晶粒度均匀、平均晶粒度小、性能稳定、杂质含量低的碳化钨钴(WC-Co)复合粉末。

专利CN200410012902.3中，邵刚勤等将钨钴原料、抑晶剂、碳粉按比例混合球磨制成氧化物和碳粉的混合粉末，随后将氧化物粉末放入环境气氛下的反应炉中，通过控制还原碳化温度和保温时间、洗碳温度和反应时间制得纳米WC-Co复合粉末。

专利CN03118176.7中，曹顺华等利用高能球磨技术制造W、C、Co活化态复合粉末，外界输入到体系的过剩能量部分转化成随后合成纳米晶WC的固态反应所需的能量。

专利CN201410741615.X中，程秀兰等将单质碳、钴盐和紫钨粉末进行一次碳化，并将一次碳化产物研磨并调配碳含量至5.80％～5.95％，再研磨混合，进行二次碳化，制备得到了粒度分布成单峰正态分布的粒度分布窄、分散性与均匀性较好的高质量的超细碳化钨-钴复合粉末。

专利CN201110303977.7中，林华等配制含W、Co、C的混合溶液或含W、Co、C及抑制剂原料的混合溶液或乳浊液，通过水热反应得到前驱体粉末后进行还原碳化制备得到WC-Co以及含抑制剂的WC-Co纳米复合粉末。