CN101580941A - 一种WC-Co硬质涂层制备方法 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

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、配制电镀液
电镀液各组分浓度分别为CoSO4·7H2O：10～30g/L；(NH4)2WO3：60～100g/L；柠檬酸：100～120g/L；EDTA：15～25g/L；H3BO4：4～6g/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。
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。
具体实施方式
实施例1：
钢制工件材料：碳钢
步骤1：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CoSO4·7H2O：10g/L；(NH4)2WO3：60g/L；柠檬酸：100g/L；EDTA：15g/L；H3BO4：4g/L；硫脲：1g/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℃；电镀时间10分钟。制备W-Co涂层厚度为50μm，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℃渗碳2小时，最终得到厚度为50μm的WC-Co涂层。
实施例2：
钢制工件材料：低合金钢
步骤1：同实施例1步骤1。
步骤2：配制电镀液，各种组分浓度分别为CoSO4·7H2O：20g/L；(NH4)2WO3：80g/L；柠檬酸：110g/L；EDTA：20g/L；H3BO4：5g/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℃；电镀时间20分钟。制备W-Co涂层厚度为120μm，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1.5L，在1050℃渗碳3小时，最终得到厚度为120μm的WC-Co涂层。
实施例3：
钢制工件材料：不锈钢
步骤1：同实施例1步骤1。
步骤2：配制电镀液，各种组分浓度分别为CoSO4·7H2O：30g/L；(NH4)2WO3：100g/L；柠檬酸：120g/L；EDTA：25g/L；H3BO4：6g/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℃；电镀时间30分钟。制备W-Co涂层厚度为200μm，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2L，在1100℃渗碳5小时，最终得到厚度为200μm的WC-Co涂层。

Claims (2)

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CoSO4·7H2O：10～30g/L；(NH4)2WO3：60～100g/L；柠檬酸：100～120g/L；EDTA：15～25g/L；H3BO4：4～6g/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：所述的钢制工件为碳钢、低合金钢或不锈钢。
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Denomination of invention: Method for preparing WC-Co hard coating

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