专利名称：一种WC-Co硬质涂层制备方法
技术领域：
本发明属于表面工程技术领域，提供了一种钢基体表面WC-Co硬 质涂层制备方法。
背景技术：
硬质涂层技术是材料表面工程技术的一个重要分支，是一种赋予 金属材料表面更高的硬度、耐磨性的既经济又可行的方法。近20年来， 针对钢制工件表面硬质涂层由渗氮、渗碳、电镀、堆焊、火焰喷涂喷 焊等传统技术，发展到如超音速喷涂、等离子喷涂、物理化学气相沉 积、离子注入、激光熔覆等先进技术。
WC-Co涂层是一种耐磨耐蚀性能优良的硬质涂层，文献和专利报道 的WC-Co硬质涂层制备方法主要有热喷涂、超音速喷涂、等离子喷涂、 激光熔覆等。这些方法共同特征是将WC-Co复合粉末或混合粉末固化 于基体表面形成涂层，其关键技术集中于解决涂层致密性和结合强度 问题。传统热喷涂技术制备的WC-Co硬质涂层致密性和结合强度差， 而超音速喷涂、等离子喷涂、激光熔覆等方法设备要求高，成本较高。
发明内容
本发明提供一种钢基体表面WC-Co硬质涂层制备方法，该方法通 过预先复合电镀W-Co涂层，然后采用气相渗碳使W-Co涂层转变为 WC-Co涂层。其具体制备工艺过程为
a、 钢制工件表面预处理 钢制工件首先进行抛光、碱洗、酸洗处理；
b、 配制电44液电镀液各组分浓度分别为CoS04'7H20: 10~30g/L; (NH4)肌:60 ~ 100g/L;柠檬酸100~120g/L; EDTA: 15~25g/L; H3B04: 4 ~ 6g/L; 碌u脲l~2g/L;
c、 复合电镀
以钢制工件为阴极，以W丝和Co丝缠绕石墨棒为阳极。复合电镀 工艺参数为电流密度3 ~ 7A/dm2;极间距8 ~ 10cm;镀液温度50 ~ 70°C; 电镀时间10~30分钟；使得制备W-Co涂层厚度为50 - 200 jum，含W 量为30~ 40wt. %;
d、 气相渗碳
将复合电镀后的工件置于渗碳炉内，每小时滴入乙醇1~2L,在 1000 1100。C渗碳2~5小时，最终得到厚度为50~ 200jam的WC-Co 涂层。
本发明的另 一个技术方案是所述的钢制工件为碳钢、低合金钢或不 锈钢。
本发明的优点在于
1. 工艺设备简单，成本低廉。
2. WC-Co涂层致密，结合强度高。
3. 可以处理复杂异型工件。
具体实施例方式
实施例1:
钢制工件材料碳钢
步骤l:将钢制工件表面进行抛光、碱洗、酸洗预处理。 步骤2:配制电镀液，各种组分浓度分别为CoSO, 7H20: lOg/L;
卿4)萬:60g/L;柠檬酸lOOg/L; EDTA: 15g/L; H3B04: 4g/L;硫脲
lg/L。步骤3:以钢制工件为阴极，以W丝和Co丝缠绕石墨棒为阳极。 复合电镀工艺参数为电流密度3A/dm2;极间距10cm;镀液温度70。C; 电镀时间10分钟。制备W-Co涂层厚度为50ym,含W量为38wt. %。
步骤4:将复合电镀后的工件置于渗碳炉内，每小时滴入乙醇1L, 在1000°C渗碳2小时，最终得到厚度为50 m m的WC-Co涂层。
实施例2:
钢制工件材^h低合金钢 步骤l:同实施例l步骤l。
步骤2:配制电镀液，各种组分浓度分别为CoS04 7H20: 20g/L; ,萬:80g/L;杵檬酸110g/L; EDTA: 20g/L; H3B04: 5g/L;硫脲: 1.5g/L。
步骤3:以钢制工件为阴极，以W丝和Co丝缠绕石墨棒为阳极。 复合电镀工艺参数为电流密度5A/dm2;极间距9cm;镀液温度60°C; 电镀时间20分钟。制备W-Co涂层厚度为120 jum，含W量为35wt. %。
步骤4:将复合电镀后的工件置于渗碳炉内，每小时滴入乙醇l. 5L, 在1050°C渗碳3小时，最终得到厚度为120 |a m的WC-Co涂层。
实施例3:
钢制工件材料不锈钢 步骤l:同实施例l步骤l。
步骤2:配制电镀液，各种组分浓度分别为CoS04 7H20: 30g/L; (NH4)2W03: 100g/L;柠檬酸120g/L; EDTA: 25g/L; H3B04: 6g/L;硫 脲2g/L。
步骤3:以钢制工件为阴极，以W丝和Co丝缠绕石墨棒为阳极。 复合电镀工艺参数为电流密度7A/dm2;极间距8cm;镀液温度50°C; 电镀时间30分钟。制备W-Co涂层厚度为200 jam，含W量为30wt. %。步骤4:将复合电镀后的工件置于渗碳炉内，每小时滴入乙醇^，
在1100。C渗碳5小时，最终得到厚度为200jum的WC—Co涂层。
权利要求
1、一种WC-Co硬质涂层制备方法，其特征在于a、钢制工件表面预处理钢制工件首先进行抛光、碱洗、酸洗处理；b、配制电镀液电镀液各组分浓度分别为CoSO4·7H2O10～30g/L；(NH4)2WO360～100g/L；柠檬酸100～120g/L；EDTA15～25g/L；H3BO44～6g/L；硫脲1～2g/L；c、复合电镀以钢制工件为阴极，以W丝和Co丝缠绕石墨棒为阳极。复合电镀工艺参数为电流密度3～7A/dm2；极间距8～10cm；镀液温度50～70℃；电镀时间10～30分钟；使得制备W-Co涂层厚度为50～200μm，含W量为30～40wt.％；d、气相渗碳将复合电镀后的工件置于渗碳炉内，每小时滴入乙醇1～2L，在1000～1100℃渗碳2～5小时，最终得到厚度为50～200μm的WC-Co涂层。
2、 如权利要求1所述的一种WC-Co硬质涂层制备方法，其特征在 于所述的钢制工件为石友钢、低合金钢或不4秀钢。
全文摘要
本发明是一种WC-Co硬质涂层制备方法，属于表面工程技术领域。通过预先复合电镀W-Co涂层，然后采用气相渗碳使W-Co涂层转变为WC-Co涂层。本发明的优点在于工艺设备简单，成本低廉；WC-Co涂层致密，结合强度高；可以处理复杂异型工件。
文档编号C25D5/26GK101580941SQ200910087648
公开日2009年11月18日 申请日期2009年6月30日 优先权日2009年6月30日
发明者方哲成, 杨薇薇, 涛 林, 骥 罗, 邵慧萍, 郝俊杰, 敏 郭, 郭志猛 申请人:北京科技大学