[发明专利]一种超音速火焰喷涂碳化钨金相样块的制备方法

说明书

本发明属于热喷涂涂层金相试样制备技术领域，具体公开了一种超音速火焰喷涂碳化钨金相样块的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：对金相样块进行线切割，线切割的走丝方向垂直于喷涂方向进行；将样块放入热镶嵌机里，添加环氧树脂粉末，采用热镶嵌加压法制备金相样块；采用金刚石120#砂盘对样块进行粗磨，磨削3‑4min，水冷却；依次选用碳化硅砂纸600‑1000#、1200‑3000#进行精磨，水冷却；采用金刚石悬浮液进行阶梯式抛光；最后清洗样块，去除抛光剂。本发明解决了目前制备超音速火焰喷涂碳化钨金相样块耗时较久、涂层质量较差的问题，能在不破坏涂层前提下，快速制备表面光洁度达到Ra0.2及以下的碳化钨试验样块，以确保涂层金相分析结果的准确性。

技术领域

本发明涉及热喷涂涂层金相试样制备技术领域，特别是涉及一种超音速火焰喷涂碳化钨金相样块的制备方法。

背景技术

工业应用中，表面硬化工程在各个领域均发挥着至关重要的作用。对于阀门领域，介质工况的复杂性对阀门密封面提出更高要求。实际工程应用中，阀门密封面通常在基材的表面结合一层硬质合金以提升其耐磨性。

碳化钨属于金属陶瓷类硬质合金，具有较高的硬度与耐磨性。而超音速火焰喷涂又具有很高的焰流速度和相对较低的焰流温度，这就使得超音速火焰喷涂的碳化钨合金具有很高的结合力和自身组织稳定性，涂层硬度更是普遍高于1500HV0.3，具有广阔的应用市场。超音速火焰喷涂的碳化钨合金现已广泛应用于航空航天、石油、化工、冶金、阀门等领域。

制备金相样块是为了更好地认知超音速火焰喷涂工艺以及所喷涂涂层的金相表征，而涂层结构的多样性导致了不同涂层具有适合自身特点的样块制备方法。已有的碳化钨金相样块制备，多采用砂轮切割或者直接线切割，再用碳化硅砂纸进行磨削后抛光。因碳化钨硬度极高，其金相样块制备时间较长，通常半天。而且，现有制备方法中往往忽略制备工艺中的个别细节，还导致制备样块质量较差，体现在对制备的碳化钨金相样块进行观察时，会发现涂层与基材的结合面出现明显裂纹，孔隙率也较高等假象。

除此之外，现有的超音速火焰喷涂碳化钨金相样块制备方法还存在以下问题：

1、现有制备方法采用砂轮进行样块切割或者线切割时未注意切割方向，导致切削力对涂层产生破坏，最终反映在金相观察时发现涂层以及涂层与基材结合面出现裂纹，涂层有剥离的倾向。

2、现有制备方法多采用冷镶嵌，镶嵌时间较长，且冷镶嵌材料不利于后续对样块进行金工车削，使得样块规格较为单一。

3、现有制备方法通常在镶嵌后直接用碳化硅砂纸进行磨削，而碳化钨硬度较高，磨削效果不明显，耗时较久，且中途需要更换六七张砂纸，耗材严重。

4、现有制备方法通常在精磨后，采用一种金刚石悬浮液直接进行抛光(2.5μm微米或其他规格)，导致了抛光效果不理想，无法达到光面效果，光洁度最佳达到Ra 0.4。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超音速火焰喷涂碳化钨金相样块的制备方法，用于解决现有技术中金相样块制备时间较长，样块质量较差、规格较为单一，磨削效果不明显、耗材严重，抛光效果不理想等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种超音速火焰喷涂碳化钨金相样块的制备方法，包括如下步骤：

(1)切割：对金相样块进行线切割，线切割的走丝方向垂直于喷涂方向进行；

(2)热镶嵌：将金相样块放入热镶嵌机里，添加环氧树脂粉末，采用热镶嵌加压法制备金相样块；

(3)粗磨：采用金刚石120#砂盘对样块进行磨削，磨削3-4min，水冷却；

(4)精磨：先选用600-1000#碳化硅砂纸磨削7-10min；再换1200-3000#碳化硅砂纸磨削7-10min，水冷却；