CN103074533B - 一种热喷涂用硬度均匀耐磨耐蚀喷涂材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于热喷涂技术领域，特别涉及一种热喷涂用硬度均匀耐磨耐蚀喷涂材料的制备方法。本发明以雾化方法获得的钴铬钨合金为原材料，按一定比例与碳化钨混合后，通过球磨制浆、喷雾干燥制粒，脱胶、烧结、破碎等工艺获得适合热喷涂用的喷涂粉末。本发明克服了以往方法所制备的钴铬碳化钨涂层硬度不均匀的问题，制备的喷涂粉末材料硬度均匀，适用于潮湿盐雾条件下的耐磨防护。
Description
技术领域
本发明属于热喷涂技术领域，特别涉及一种热喷涂用硬度均匀耐磨耐蚀喷涂材料的制备方法。
背景技术
钴铬碳化钨具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，可用于中低温（540 ℃）下的耐磨耐蚀防护。热喷涂用的WC-CoCr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）公布方法是将碳化钨、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；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；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。上述方法制备的钴铬碳化钨材料一般都是以碳化钨、碳化铬为硬质相，以钴为粘结相，制备涂层的显微硬度不均匀，显微硬度计测量结果表明，当显微硬度计压头压力主要由碳化物颗粒承担时，显微硬度测量值一般在1200~1450之间，当显微硬度计压头压力主要由金属粘结相承担时，显微硬度测量值一般在900~1150左右。硬质相与粘结相硬度相差较大。
发明内容
本发明针对上述热喷涂用钴铬碳化钨粉末硬度不均匀的问题，提供了一种热喷涂用硬度均匀耐磨耐蚀喷涂材料的制备方法。
一种热喷涂用硬度均匀耐磨耐蚀喷涂材料的制备方法，该方法具体步骤如下：
a.采用真空熔炼雾化获得CoCrW合金粉末，其中Cr的质量分数为28.0%~40.0%，W的质量分数为6%~8%，C的质量分数为1.5%~2.5%，Ni、Mo和Si的总质量分数小于等于5%，其余组分为Co，选取粒度小于等于20μm的CoCrW合金粉末作为原材料；
b. 将WC和步骤a中获得的CoCrW合金粉末混合置于球磨罐中，混合粉末中CoCrW占总重的12.0%~16.0%，干磨4小时后加入占混合粉末总重20%~40%的去离子水或无水乙醇和占混合粉末总重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. 将步骤b中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140~190℃，雾化盘转速8000~16000r/min，送料量100~400ml/min，获得团聚颗粒，颗粒松装密度大于2.5 g/cm3；
d. 将步骤c中获得的团聚颗粒脱胶加热至400 ℃~800 ℃，保温1小时以上，再在真空或氢气保护条件下烧结至1150 ℃~1350 ℃，保温2小时以上，然后冷却至100 ℃以下，获得烧结坯料；
e. 将步骤d中获得的烧结坯料破碎后气流分级，获得球形粉末。
所述步骤a中所获得的CoCrW粉末原材料的优选粒度为小于等于5 μm。
本发明的有益效果是：
本发明以硬度高的CoCrW合金粉末为原料，与克服了以往方法制备的钴铬碳化钨涂层硬度不均匀的问题，制备的喷涂粉末材料硬度均匀，适用于潮湿盐雾条件下的耐磨防护。
具体实施方式
本发明提供了一种热喷涂用硬度均匀耐磨耐蚀喷涂材料的制备方法，下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
采用Cr的质量分数为28%，W的质量分数为8%，C的质量分数为1.5%，Ni的质量分数为3%，Mo的质量分数为1.5%，Si的质量分数小于1%的CoCrW合金粉末作为原材料，其最大粒度小于等于20 μm。将该CoCrW粉末与WC混合，混合粉末中CoCrW的质量分数为13%，干磨4小时后加入占混合粉末总重20%的去离子水或乙醇和占混合粉末总重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设备，雾化盘直径为150 mm，转速为18000 rpm，出口温度为120 ℃，获得团聚颗粒，颗粒松装密度大于2.5 g/cm3。将获得的团聚颗粒置于脱胶炉中加热至400 ℃脱胶，保温1小时以上，再置于真空炉中烧结至1150 ℃保温3小时以上，然后随炉冷却至100 ℃以下，出炉，破碎筛分后选取小于45微米的粉末作为超音速火焰喷涂原材料，制备涂层各处的显微硬度大于Hv1200。
实施例2
采用Cr的质量分数为35%，W的质量分数为6%，C的质量分数为2.5%，Ni的质量分数为2.5%，Mo的质量分数为2%，Si的质量分数小于1%的CoCrW合金粉末作为原材料，其最大粒度小于等于5 μm。将该CoCrW粉末与WC混合，混合粉末中CoCrW的质量分数为16%，干磨4小时后加入占混合粉末总重40%的去离子水或乙醇和占混合粉末总重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装置，雾化盘直径为200 mm，转速为11000 rpm，出口温度为100 ℃，获得团聚颗粒，颗粒松装密度大于2.5 g/cm3。将获得的团聚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1250 ℃，保温2小时以上，然后随炉冷却至100 ℃以下，出炉，破碎筛分后获得适合喷涂的粉末。采用超音速火焰喷涂该粉末，制备涂层各处的显微硬度大于Hv1200。
实施例3
采用Cr的质量分数为40%，W的质量分数为7%，C的质量分数为2.5%，Ni的质量分数为2.5%，Mo的质量分数为2%，Si的质量分数小于1%的CoCrW合金粉末作为原材料，其最大粒度小于等于5 μm。将该CoCrW粉末与WC混合，混合粉末中CoCrW占总重的14.5%，干磨4小时后加入占混合粉末总重30%的去离子水或乙醇和占混合粉末总重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装置，雾化盘直径为200 mm，转速为15000 rpm，出口温度为100 ℃，获得团聚颗粒，颗粒松装密度大于2.5 g/cm3。将获得的团聚颗粒置于脱胶烧结一体炉中，加热至700 ℃，保温1小时进行脱胶，然后升温至1350 ℃保温2小时以上，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。采用超音速火焰喷涂该粉末制备涂层各处的显微硬度大于Hv1200。
Claims (3)
1.一种热喷涂用硬度均匀耐磨耐蚀喷涂材料的制备方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：
a.采用熔炼雾化获得CoCrW合金粉末，其中Cr的质量分数为28.0％～35.0％，W的质量分数为6％～8％，C的质量分数为1.5％～2.5％，Ni、Mo和Si的总质量分数小于等于5％，其余组分为Co，选取粒度小于等于20μm的CoCrW合金粉末作为原材料；
b.将WC和步骤a中获得的CoCrW合金粉末混合置于球磨罐中，混合粉末中CoCrW占总重的12.0％～16.0％，干磨4小时后加入占混合粉末总重20％～40％的去离子水或有机介质和占混合粉末总重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.将步骤b中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140～190℃，雾化盘转速8000～16000r/min，送料量100～400ml/min，获得团聚颗粒，颗粒松装密度大于2.5g/cm3；
d.将步骤c中获得的团聚颗粒脱胶加热至600℃～800℃，保温1小时以上，再在真空或氢气保护条件下烧结至1150℃～1350℃，保温2小时以上，然后冷却至100℃以下，获得烧结坯料；
e.将步骤d中获得的烧结坯料破碎后气流分级，获得球形粉末。
2.根据权利要求1所述的一种热喷涂用硬度均匀耐磨耐蚀喷涂材料的制备方法，其特征在于：所述步骤a中所获得的CoCrW粉末原材料的优选粒度为小于等于5μm。
3.根据权利要求1所述的一种热喷涂用硬度均匀耐磨耐蚀喷涂材料的制备方法，其特征在于：所述步骤c中离心雾化喷雾干燥设备所使用的雾化盘直径为150mm～200mm，转速为10000rpm～20000rpm，出口温度为90℃～120℃。
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