兼具高致密性和低脱碳的准纳米结构WC-Co涂层的制备方法

摘要

兼具高致密性和低脱碳的准纳米结构WC-Co涂层的制备方法，属于WC-Co涂层的制备技术领域。首先制备平均粒径在80-400nm范围内的超细及纳米WC-Co复合粉；WC-Co复合粉末与Cr₃C₂和VC粉末按一定比例混合进行球磨、干燥得到混合粉末，进行造粒，再进行热处理；过筛分级，组合成具有特殊粒径分布的喷涂粉末，采用超音速火焰喷涂设备进行喷涂即可。本发明制备的涂层兼具高致密性和低脱碳特点。

主权项

兼具高致密性和低脱碳的准纳米结构WC‑Co涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备平均粒径在80~400nm范围内的超细及纳米WC‑Co复合粉，即：以WO_2.9、Co₃O₄和炭黑为原料，按照最终WC‑Co复合粉中Co含量的要求，根据计算出的上述三种原料所占的比例利用球磨机将原料进行混合、球磨，以无水乙醇为球磨介质，球磨机转速为400~500r/min，球磨时间为30~40小时，球磨后的混合粉末在温度为80~100℃的真空干燥箱中干燥20~25小时后得到用于还原和碳化的起始粉末，将此起始粉末进行冷压，送入真空气体压强小于0.004Pa的真空炉中，然后采用如下工艺参数对粉末进行还原和碳化：反应温度为1050~1150℃，升温速率为15~30℃/min，保温时间为3~4小时；（2）将步骤（1）制备的WC‑Co复合粉末与碳化铬（Cr₃C₂）和碳化钒（VC）粉末按一定比例混合进行球磨得到混合粉末，其中Cr₃C₂占混合粉末总质量的0.60%~1.20％，VC与Cr₃C₂质量比控制在0.65~0.75之间，以无水乙醇为球磨介质，球磨时间为10~15小时，球磨后在温度为80~100℃的真空干燥箱中干燥10~15小时;（3）对步骤（2）球磨后混合粉末进行造粒，即：将步骤（2）球磨后混合粉末与聚乙烯醇（PVA）、聚乙二醇（PEG）及去离子水按一定比例混合配制料浆，其中固体物质量为料浆总质量的45%~65%，PVA质量为混合粉末质量的2%~4%，PEG质量为混合粉末质量的1%~3%；具体步骤是：首先根据预定的料浆成分参数计算所需去离子水的质量，将PVA和PEG分别溶于去离子水中，再将混合粉末与PVA的水溶液混合、搅拌，最后加入PEG的水溶液，搅拌至少30min，得到料浆；若有气泡产生，滴加少量正丁醇消泡剂，以没有气泡为准；利用离心雾化干燥设备对上述料浆进行喷雾造粒，干燥机进口温度为140~200℃，雾化盘转动频率为200~300Hz，得到喷雾干燥粉末；（4）利用真空热处理炉对步骤（3）制备的喷雾干燥粉末进行热处理，首先从室温升至300℃，升温速率为3℃/min，在300℃保温1h；然后升至800℃，升温速率为5℃/min，在800℃保温1h；接着升至1240~1280℃并保温1~3h，升温速率为7℃/min；此后降温至400℃，控制降温速率为5℃/min，最后随炉冷却至室温，炉内保持氩气气氛；（5）对步骤（4）热处理后粉末进行过筛分级，然后将不同粒径级别团聚粉末按比例组合成新的具有特殊粒径分布的喷涂粉末，具体为：10~20微米团聚粉末占粉末总质量的25~30％，20~32微米团聚粉末占粉末总质量的45~50％，余下的为32~45微米团聚粉末；利用超音速火焰喷涂设备将上述具有特殊粒径分布的喷涂粉末喷涂到工件表面，得到兼具高致密性和低脱碳的准纳米结构的WC‑Co涂层。