CN103073940B - 一种热喷涂用耐盐雾腐蚀硬面涂层材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热喷涂用耐盐雾腐蚀硬面涂层材料的制备方法，其采用细粒径的预合金化的钴铬合金粉末和碳化钨为原材料制备的钴铬碳化钨复合粉末，提高了该材料的耐腐蚀性。本发明克服了以往复合粉末粘结相中铬分布不均匀或以碳化铬形式存在，耐腐蚀性不足的问题，采用预合金化的CoCr粉末为粘结相，Cr元素均匀分布，能在粘结相表面形成完整的氧化膜，提高了材料的耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明所涉及热喷涂技术领域，特别是一种热喷涂用耐盐雾腐蚀硬面涂层材料的制备方法。
背景技术
WC-Co具有良好的耐磨性，作为热喷涂材料常用于中低温（540℃）下的耐磨防护。然而WC-Co涂层的耐腐蚀性较差，添加一定量的Cr后可以提高涂层的耐腐蚀性，市售WC-CoCr的主要成分为Co：8~12%、Cr：3.2~4.5%、WC余量。热喷涂用的WC-CoCr现有技术中主要有以下几种制备方法：1、中国专利《球形热喷涂粉末的生产方法》（CN102350503A）公开了将碳化钨、钴、碳化铬按一定比例混合，采用喷雾干燥法制粒，然后通过脱胶、烧结、破碎等工艺获得喷涂粉末，该方法工艺简单，硬度较高，但耐腐蚀性较差；2、中国专利《碳化钨基球形热喷涂粉末的生产方法》（CN1686644A）公布的内容涉及到WC-CoCr的一种制备方法，该方法以Co和Cr为粘结相，采用球磨制浆、喷雾干燥造粒、氢气保护烧结等工艺，制备了WC-CoCr喷涂粉末，该方法制备的粉末球形度高，但耐腐蚀性不稳定；3、中国专利《一种碳化钨钴铬金属复合粉的生产工艺》（CN101693974B）公布了一种制备碳化钨钴铬金属复合粉的生产方法，通过控制钨酸铵溶液的氨浓度和温度控制pH值，然后加入硝酸钴和硝酸铬溶液，将生成的共沉淀晶体烘干煅烧后碳化，获得碳化钨钴铬金属复合粉末。该方法获得的硬质相颗粒细小分布均匀，但工艺流程控制较难，并且耐腐蚀性较差。上述方法制备的钴铬碳化钨耐腐蚀性较差的原因各不相同，方法1制备的粉末粘结相为金属钴，其耐盐雾腐蚀性较差；方法2通过Co粉与Cr粉的烧结制成CoCr粘结相，但在制备过程中难以避免Co的局部富集，其耐腐蚀性不稳定；方法3在碳化过程中铬的氧化物被碳化成碳化铬金属陶瓷，其粘结相主要还是通过碳还原氧化钴获得的金属钴，其耐腐蚀性不足。以上述粉末为原材料，采用超音速火焰喷涂，优化参数后制备的涂层在涂层厚度0.10~0.15mm、未使用封孔剂的条件下耐中性盐雾时间一般不大于96小时。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种采用细粒径的预合金化的钴铬合金粉末和碳化钨为原材料制备的钴铬碳化钨复合粉末，提高了该材料的耐腐蚀性。
本发明通过以下技术方案实现：
一种热喷涂用耐盐雾腐蚀硬面涂层材料的制备方法，具体步骤如下：
A、采用熔炼雾化获得钴铬(CoCr)合金粉末，其中Cr占总重28.0~33.0%，选取其中粒度小于30μm的粉末作为原材料；
B、球磨。将碳化钨（WC）和A步骤获得的CoCr合金粉末混合置于球磨罐中，CoCr占总重的12.0~16.0%，干磨4小时后加入CoCr合金粉末总重20~40%的去离子水和占混合粉末总重5~15%的聚乙烯醇作为湿磨介质，湿磨8小时以上，获得料浆；
C、喷雾干燥。将B步骤获得的料浆输入离心雾化喷雾干燥设备，进口温度240~360℃，出口温度100~190℃，雾化盘转速8000~20000r/min，送料量100~400ml/min，获得团聚颗粒；
D、烧结。将C步骤获得的团聚颗粒置于脱胶炉中加热至600~800℃保温至少1小时脱胶，冷却至室温后再置于真空炉或氢气保护炉中烧结至1150~1300℃保温至少2小时后随炉冷却至100℃以下后出炉；
E、破碎。将D步骤获得的烧结坯料破碎后分级，筛分后获得满足使用要求粒径的粉末。
优选的是，A步骤以粒度小于5μm的CoCr粉末为原材料。
优选的是，B步骤采用沸点小于100℃的有机介质作为湿磨介质。
进一步优选的是，B步骤的湿磨介质为无水乙醇或工业酒精。
优选的是，D步骤采用真空脱胶一体化烧结炉进行，在600~800℃保温至少1小时，烧结至1150~1300℃保温至少2小时后随炉冷却至100℃以下后出炉。
本发明克服了以往复合粉末粘结相中铬分布不均匀或以碳化铬形式存在，耐腐蚀性不足的问题，采用预合金化的CoCr粉末为粘结相，Cr元素均匀分布，能在粘结相表面形成完整的氧化膜，提高了材料的耐腐蚀性能。
具体实施方式
实施例1
采用气雾化制得Cr含量为28%的CoCr合金粉末，以最大粒径小于30μm的颗粒作为原材料，将该CoCr粉末与WC混合，其中CoCr占总重的13%，干磨4小时后加入混合粉末总重20%的去离子水和占混合粉末总重6.5%的聚乙烯醇作为湿磨介质，湿磨8小时，获得料浆。将料浆送入离心喷雾干燥剂，雾化盘直径150mm，转速18000rpm，出口温度120℃。将获得的颗粒置于脱胶炉中加热至600℃脱胶，保温1小时以上，再置于真空炉中烧结至1150℃保温2.5小时以上后随炉冷却至100℃以下后出炉，破碎筛分后获得适合喷涂的粉末。采用GTV公司K2设备喷涂该粉末，主要参数：氧气600~800L/min，煤油18~26 L/min，制备的厚度为0.12mm的涂层耐中性盐雾时间大于280小时。
实施例2
采用气雾化值得Cr含量为33%的CoCr合金粉末，以其中最大粒径小于5μm的颗粒作为原材料，将该CoCr粉末与WC混合，其中CoCr占总重的16%，干磨4小时后加入混合粉末总重40%的去离子水和占混合粉末总重15%的聚乙烯醇作为湿磨介质，湿磨8小时，获得料浆。将料浆送入离心喷雾干燥剂，雾化盘直径200mm，转速11000rpm，出口温度100℃。将获得的颗粒置于脱胶炉中加热至800℃脱胶，保温1小时以上，再置于真空炉中烧结至1250℃保温2小时以上后随炉冷却至100℃以下后出炉，破碎筛分后获得适合喷涂的粉末。采用GTV公司K2设备喷涂该粉末，主要参数：氧气600~800L/min，煤油18~26 L/min，制备的厚度为0.11mm的涂层耐中性盐雾时间大于364小时。
实施例3
采用气雾化值得Cr含量为30%的CoCr合金粉末，以其中最大粒径小于5μm的颗粒作为原材料，将该CoCr粉末与WC混合，其中CoCr占总重的14.5%，干磨4小时后加入混合粉末总重30%的去离子水和占混合粉末总重9%的聚乙烯醇作为湿磨介质，湿磨8小时，获得料浆。将料浆送入离心喷雾干燥剂，雾化盘直径200mm，转速15000rpm，出口温度100℃。将获得的颗粒置于脱胶烧结一体炉中，加热至700℃保温1小时脱胶，然后升温至1250℃保温2小时以上后随炉冷却至100℃以下后出炉，破碎筛分后获得适合喷涂的粉末。采用GTV公司K2设备喷涂该粉末，主要参数：氧气600~800L/min，煤油18~26 L/min，制备的厚度为0.15mm的涂层耐中性盐雾时间大于480小时。
需要说明的是，按照本发明的热喷涂用耐盐雾腐蚀硬面涂层材料的制备方法的技术方案的范畴包括上述各部分之间的任意组合。
以上结合本发明的具体实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本发明技术方案的范围。
Claims (1)
1.一种热喷涂用耐盐雾腐蚀硬面涂层材料的制备方法，具体步骤为：
A、采用熔炼雾化获得钴铬合金粉末，其中Cr占总重28.0~33.0%，选取其中粒度小于5μm的钴铬合金粉末作为原材料；
B、球磨：将碳化钨和A步骤获得的钴铬合金粉末混合置于球磨罐中，钴铬合金粉末占总重的12.0~16.0%，干磨4小时后加入混合粉末总重20~40%的去离子水和占混合粉末总重5~15%的聚乙烯醇作为湿磨介质，湿磨8小时以上，获得料浆；
C、喷雾干燥：将B步骤获得的料浆输入离心雾化喷雾干燥设备造粒；
D、烧结：将C步骤获得的团聚颗粒置于脱胶炉中加热至600~800℃保温至少1小时脱胶，冷却后再置于真空炉中烧结至1150~1250℃保温至少2小时后随炉冷却至100℃以下后出炉；
E、破碎：将D步骤获得的烧结坯料破碎后分级，筛分后获得满足使用要求粒径的粉末;
所述步骤C中离心雾化喷雾干燥设备的进口温度240~360℃，出口温度100~120℃，离心雾化喷雾干燥设备的雾化盘转速8000~20000r/min，送料量100~400ml/min。
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