[发明专利]一种高强度WC-Co-B-Ni涂层材料及其制备方法

说明书

技术领域

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

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。

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。

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

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。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

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％。

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。

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。

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。

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。

一种高强度WC-Co-B-Ni涂层材料的制备方法，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。

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

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

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

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。

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％。

所述微量元素为Pb、Cr、Mo和Sn。

一种高强度WC-Co-B-Ni涂层材料的制备方法，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。

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：

表1WC-Co-B-Ni纳米涂层与20Cr钢基体的性能对比实验结果：