一种高强度WC-Co-B-Ni涂层材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热喷涂技术领域，具体说是一种高强度WC-Co-B-Ni涂层材料及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态，并以一定的速度喷 射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。热喷涂技术在普通材料的表面上，制造 一个特殊的工作表面，使其达到：防腐、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、防微 波辐射等一系多种功能，使其达到节约材料，节约能源的目的，我们把特殊的工作表面叫涂 层，把制造涂层的工作方法叫热喷涂。
[0003] 由于热源的温度范围很宽，因而可喷涂的涂层材料几乎包括所有固态工程材料， 如金属，合金，陶瓷，金属陶瓷，塑料以及由它们组成的复合物等。因而能赋予基体以各种功 能（如耐磨，耐蚀，耐高温，抗氧化，绝缘，隔热，生物相容，红外吸收等）的表面，所以热喷涂 技术成为了材料表面科学领域中一个十分活跃的学科。
[0004] 在过去的十多年里，热喷涂技术发展迅速，喷涂设备不断更新，喷涂方法也得到了 很大优化，然而，传统的喷涂技术使用的材料结合强度差、气孔率高、耐磨性差，阻碍了热喷 涂技术的普及和提高。
【发明内容】
[0005] 为了解决传统涂层耐磨性较差，硬度较低等问题，本发明提供一种高强度 WC-Co-B-Ni涂层材料及其制备方法。
[0006] 本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
[0007] 一种高强度WC-Co-B-Ni涂层材料，其组分及各组分的质量百分数为WC占 69. 16%、Co 占 9. 7%、B 占 10. 5%、Ni 占 9. 8%、微量元素占 0· 84%。
[0008] WC为黑色六方晶系结晶，呈灰色，为带有金属光泽的粉末，显微硬度达17800MPa。 WC质硬、弹性率也大，可有效提高纳米涂层硬度和耐磨性。
[0009] 钴基合金或含钴合金钢综合力学性能优异，是常用作燃汽轮机的叶片、叶轮、导 管、喷气发动机、火箭发动机、导弹的部件和化工设备中各种高负荷的耐热部件以及原子能 工业的重要金属材料。Co作为粘结剂能保证硬质合金有一定的韧性。
[0010] 将Ni混入纳米涂层中可以提高纳米涂层机械强度。Ni与Fe的合金用来制造机器 承受较大压力、承受冲击和往复负荷部分的零件，如涡轮叶片、曲轴、连杆等。
[0011] 所述微量元素为Pb、Cr、Mo和Sn。Cr涂在工件表面，可以提高工件的耐腐性。Sn 在空气中表面生成二氧化锡保护膜而稳定，加热下氧化反应加快，可提高纳米涂层耐腐蚀 性。
[0012] 一种高强度WC-Co-B-Ni涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013] (1)采用气雾化法制得WC-Co-B-Ni的纳米球；
[0014] (2)采用活性剂保护法混合Pb、Cr、Mo和Sn制得纳米粉末。
[0015] 本发明的有益效果是：本发明耐磨性、耐压性和韧性较好，具有良好的耐蚀、抗高 温氧化性能，尤其适用于用于耐磨件和轴泵面、汽轮箱体密封面等部位，本发明结合强度、 组织的致密度较好，涂层密度在10. 14g/cm3左右，是现代机械制造和磨损件修复再用的重 要材料。
【附图说明】
[0016] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0017] 图1是本发明在扫描电子显微镜下的组织结构及晶体形貌。
【具体实施方式】
[0018] 为了使本发明实现的技术手段和创作特征易于明白了解，下面对本发明进一步阐 述。
[0019] -种高强度WC-Co-B-Ni涂层材料，其组分及各组分的质量百分数为WC占 69. 16%、Co 占 9. 7%、B 占 10. 5%、Ni 占 9. 8%、微量元素占 0· 84%。
[0020] 所述微量元素为Pb、Cr、Mo和Sn。
[0021] 一种高强度WC-Co-B-Ni涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
[0022] (1)采用气雾化法制得WC-Co-B-Ni的纳米球；
[0023] (2)采用活性剂保护法混合Pb、Cr、Mo和Sn制得纳米粉末。
[0024] 结合图1，采用等离子喷涂技术在以20Cr钢为基体的棍类工件上制得WC-Co-B-Ni 涂层，带有所述涂层的基体与无所述涂层的基体的结合强度、显微硬度、气孔率以及抗磨粒 磨损性能对比实验结果见表1 :
[0025] 表1WC-Co-B-Ni纳米涂层与20Cr钢基体的性能对比实验结果：
[0026]
【主权项】
1. 一种高强度WC-Co-B-Ni涂层材料，其特征在于：其组分及各组分的质量百分数为WC 占 69. 16%、Co 占 9· 7%、B 占 10. 5%、Ni 占 9. 8%、微量元素占 0· 84% ; 所述微量元素为Pb、Cr、Mo和Sn。
2. -种高强度WC-Co-B-Ni涂层材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 采用气雾化法制得WC-Co-B-Ni的纳米球； (2) 采用活性剂保护法混合Pb、Cr、Mo和Sn制得纳米粉末。
【专利摘要】本发明涉及一种高强度WC-Co-B-Ni涂层材料及其制备方法，其组分及各组分的质量百分数为WC占69.16％、Co占9.7％、B占10.5％、Ni占9.8％、微量元素占0.84％，所述微量元素为Pb、Cr、Mo和Sn。本发明耐磨性、耐压性和韧性较好，具有良好的耐蚀、抗高温氧化性能，尤其适用于耐磨件和轴泵面、汽轮箱体密封面等部位，本发明结合强度、组织的致密度较好，涂层密度在10.14g/cm3左右，是现代机械制造和磨损件修复再用的重要材料。
【IPC分类】B22F1-00, C22C29-08
【公开号】CN104827024
【申请号】CN201510233643
【发明人】程敬卿
【申请人】安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月9日