CN104827047A - 一种WC-Co-B-Ni纳米涂层材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种WC-Co-B-Ni纳米涂层材料及其制备方法，其组分及各组分的质量百分数为WC占84.28％、Co占5.3％、B占5.6％、Ni占4.1％、微量元素占0.72％，所述微量元素包括C、Cr、Si和Fe。本发明提高了涂层耐磨性和硬度，涂层韧性、结合度高，极大的提升了涂层的堆积厚度，使用本发明可制成厚度达2毫米的涂层，优于传统涂层材料，与传统合金材料相比有着较大的进步。

Description

一种WC-Co-B-Ni纳米涂层材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及热喷涂技术领域，具体说是一种WC-Co-B-Ni纳米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。

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。

随着技术的进步和人们研究水平的提高，以及人们对纳米技术认识的深入，越来越多的使用效果更好的热喷涂用纳米材料配方为人们所知。对能满足不同领域使用要求，能在苛刻条件下经久耐用的纳米涂层材料配方的研发成为了表面工程技术人员的努力方向，也是表面工程技术领域的发展要求。

发明内容

为了进一步提高热喷涂用纳米材料的耐磨性和硬度，提出更多种适合人们使用的纳米涂层材料，本发明提供一种WC-Co-B-Ni纳米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WC-Co-B-Ni纳米涂层材料，其组分及各组分的质量百分数为WC占84.28％、Co占5.3％、B占5.6％、Ni占4.1％、微量元素占0.72％。

WC为黑色六方晶系结晶，呈灰色，为带有金属光泽的粉末，显微硬度为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。

所述微量元素包括C、Cr、Si和Fe。

一种WC-Co-B-Ni纳米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C、Cr、Si和Fe制得纳米粉末。

本发明的有益效果是：本发明提高了涂层耐磨性和硬度，涂层韧性、结合度高，极大的提升了涂层的堆积厚度，使用本发明可制成厚度达2毫米的涂层。本发明优于传统涂层材料，与传统合金材料相比有着较大的进步。

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WC-Co-B-Ni纳米涂层材料，其组分及各组分的质量百分数为WC占84.28％，Co占5.3％、B占5.6％、Ni占4.1％，C、Cr、Si和Fe占0.72％。

一种WC-Co-B-Ni纳米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C、Cr、Si和Fe制得纳米粉末。

参照图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1 WC-Co-B-Ni纳米涂层与20Cr钢基体的性能对比实验结果：

实验组编号	孔隙率(AREA％)	结合强度(MPa)	显微硬度(HV)
				1	0.646	73.4	1246
2	0.756	65.3	1324
				3	0.589	74.3	1226
4	0.623	72.6	1094
				平均值	0.654	71.4	1223
对比组	0.799	63.2	896

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磨损量对比实验结果见表2：

表2 WC-Co-B-Ni纳米涂层与20Cr钢基体的磨损量对比实验结果：

实验组编号	磨损前(g)	磨损后(g)	磨损量(g)
				1	63.7856	63.7842	0.0014
2	63.6379	63.6360	0.0019
				3	63.6366	63.6356	0.0010
对比组	63.7964	63.7813	0.0151

由表1和表2可见，WC-Co-B-Ni纳米涂层的性能优异，耐磨性好，实验证明WC-Co-B-Ni纳米涂层硬度可达HRC65，与传统合金材料相比有着很大的进步。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种WC-Co-B-Ni纳米涂层材料，其特征在于：其组分及各组分的质量百分数为WC占84.28％、Co占5.3％、B占5.6％、Ni占4.1％、微量元素占0.72％；

所述微量元素包括C、Cr、Si和Fe。

2.一种WC-Co-B-Ni纳米涂层材料的制备方法，其特征在于：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C、Cr、Si和Fe制得纳米粉末。