CN105316617A - 一种微纳米结构碳化钨涂层的制备方法 - Google Patents

一种微纳米结构碳化钨涂层的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105316617A
CN105316617A CN201510867101.3A CN201510867101A CN105316617A CN 105316617 A CN105316617 A CN 105316617A CN 201510867101 A CN201510867101 A CN 201510867101A CN 105316617 A CN105316617 A CN 105316617A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
tungsten carbide
tungsten
nano structure
accounts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510867101.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105316617B (zh
Inventor
高峰
白智辉
沈婕
鲍君峰
冀国娟
李�杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bgrimm Advanced Materials Science & Technology Co ltd
Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Original Assignee
Bgrimm Advanced Materials Science & Technology Co ltd
Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bgrimm Advanced Materials Science & Technology Co ltd, Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy filed Critical Bgrimm Advanced Materials Science & Technology Co ltd
Priority to CN201510867101.3A priority Critical patent/CN105316617B/zh
Publication of CN105316617A publication Critical patent/CN105316617A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105316617B publication Critical patent/CN105316617B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

本发明公开了一种微纳米结构碳化钨涂层的制备方法，首先选取钨粉、碳化硼粉、钴粉和碳化钨粉为制备喷涂粉末的原材料；其中，所述钨粉占总重量的20～86.7％，所述碳化硼粉占总重量的1.2～10％，所述钴粉占总重量的8～25％，所述碳化钨粉占总重量的30～75％；将所述原材料混合均匀，采用胶粘团聚或喷雾干燥的方式造粒，再通过脱脂烧结工艺处理后获得喷涂粉末；利用所获得的喷涂粉末，采用超音速火焰喷涂或冷喷涂工艺制备微纳米结构的碳化钨涂层。该方法工艺简单，纳米相分布均匀、失碳少，且涂层中包含纳米碳化钨，形成微纳米结构涂层，具有较高的硬度和良好的韧性。

Description

一种微纳米结构碳化钨涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及热喷涂技术领域，尤其涉及一种微纳米结构碳化钨涂层的制备方法。
背景技术
热喷涂技术可以在工件表面迅速的制备一层防护涂层，赋予工件表面耐磨、耐蚀、
减磨、封严等不同性能。碳化钨WC基金属陶瓷具有硬度高、韧性好等性能，被广泛应用于航空航天、冶金、石化、机械等行业，在工业应用方面，超音速火焰喷涂因其喷涂速度快、燃烧温度相对较低、碳化物脱碳少、涂层结合强度高，是目前最适合喷涂碳化钨基金属陶瓷的方法。常见的热喷涂用碳化钨基金属陶瓷包括WC-12Co、WC-17Co、WC-
10Co4Cr、WC-Cr3C2-Ni、WC-Ni等。
现有技术中的热喷涂纳米涂层，特别是WC基涂层主要以纳米碳化钨为原料，采用超音速火焰喷涂或冷喷涂等工艺，控制喷涂工艺条件制备含有纳米碳化钨的耐磨涂层，而纳米碳化钨的分散、在喷涂过程中的保留一直都没有获得有效的解决，制备纳米碳化钨涂层的成本一直偏高。
发明内容
本发明的目的是提供一种微纳米结构碳化钨涂层的制备方法,该方法工艺简单，纳米相分布均匀、失碳少，且涂层中包含纳米碳化钨和微米碳化钨，形成微纳米结构涂层，具有较高的硬度和良好的韧性。
一种微纳米结构碳化钨涂层的制备方法，所述制备方法包括：
首先选取钨粉、碳化硼粉、钴粉和碳化钨粉为制备喷涂粉末的原材料；其中，所述钨粉占总重量的20～86.7％，所述碳化硼粉占总重量的1.2～10％，所述钴粉占总重量的8～25％，所述碳化钨粉占总重量的30～75％；
将所述原材料混合均匀，采用胶粘团聚或喷雾干燥的方式造粒，再通过脱脂烧结工艺处理后获得喷涂粉末；
利用所获得的喷涂粉末，采用超音速火焰喷涂或冷喷涂工艺制备微纳米结构的碳化钨涂层。
所述钨粉的颗粒粒度≤2微米，所述碳化硼粉的颗粒粒度≤2微米，所述钴粉的颗粒粒度≤3微米，所述碳化钨粉的颗粒粒度≥0.8微米。
所述脱脂烧结工艺处理过程中的烧结温度为1230～1450℃。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，该方法工艺简单，纳米相分布均匀、失碳少，且涂层中包含纳米碳化钨，形成微纳米结构涂层，具有较高的硬度和良好的韧性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例所提供微纳米结构碳化钨涂层的制备方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例所述方法以微米级的粉末为原材料，利用喷涂过程中原材料之间的燃烧合成反应制备具有微纳米结构的碳化钨涂层。下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例所提供微纳米结构碳化钨涂层的制备方法流程示意图，所述制备方法包括：
步骤11：首先选取钨粉、碳化硼粉、钴粉和碳化钨粉为制备喷涂粉末的原材料；
在该步骤中，所选取的原材料中，钨粉占总重量的20～86.7％，所述碳化硼粉占总重量的1.2～10％，所述钴粉占总重量的8～25％，所述碳化钨粉占总重量的30～75％。
进一步的，所述钨粉的颗粒粒度≤2微米，所述碳化硼粉的颗粒粒度≤2微米，所述钴粉的颗粒粒度≤3微米，所述碳化钨粉的颗粒粒度≥0.8微米。
步骤12：将所述原材料混合均匀，采用胶粘团聚或喷雾干燥的方式造粒，再通过脱脂烧结工艺处理后获得喷涂粉末；
在该步骤中，所述脱脂烧结工艺处理过程中的烧结温度为1230～1450℃。
步骤13：利用所获得的喷涂粉末，采用超音速火焰喷涂或冷喷涂工艺制备微纳米结构的碳化钨涂层。
具体实现中，钨粉在喷涂过程中会与碳化硼发生反应，其反应包括以下反应：
5W+B4C—WC+4WB；
3W+B4C—WC+2WB2；
2.6W+B4C—WC+0.8W2B5。
通过上述工艺步骤制得的碳化钨涂层具有较高的硬度和良好的韧性。
下面以具体的实例对上述制备方法进行详细说明：
实施例1、以钨粉、碳化硼、钴粉、碳化钨粉为原料，其中钨粉占40％、碳化硼占4.6％、钴粉占8％、碳化钨占47.4％；钨粉D50≤1微米，碳化硼D98≤2微米，钴粉D50≤1.5微米，碳化钨D50＝0.8～1.5微米；
将上述原料混合均匀，采用胶粘团聚或喷雾干燥等方法造粒，然后通过脱脂烧结工艺获得喷涂粉末，最高烧结温度为在1250℃；
按常规粒度选取喷涂粉末粒度区间，采用超音速火焰喷涂工艺制备涂层；其中，氧气：56立方米/小时，煤油28升/分钟，喷距380毫米，获得含有微纳米结构的碳化钨涂层。
实施例2、以钨粉、碳化硼、钴粉、碳化钨粉为原料，其中钨粉占80％、碳化硼占5.1％、钴粉占12％、碳化钨占8％；钨粉D50≤0.8微米，碳化硼D98≤1微米，钴粉D50≤1.0微米，碳化钨D50＝1.0～1.5微米；
将上述原料混合均匀，采用胶粘团聚或喷雾干燥等方法造粒，然后通过脱脂烧结工艺获得喷涂粉末，最高烧结温度为在1300℃；
按常规粒度选取喷涂粉末粒度区间，采用超音速火焰喷涂工艺制备涂层；其中，氧气：38立方米/小时，煤油20升/分钟，喷距360毫米，获得含有微纳米结构的碳化钨涂层。
实施例3、以钨粉、碳化硼、钴粉、碳化钨粉为原料，其中钨粉占60％、碳化硼占6％、钴粉占15％、碳化钨占19％；钨粉D50≤0.8微米，碳化硼D98≤2微米，钴粉D50≤1.0微米，碳化钨D50＝1.5～2.5微米；
将上述原料混合均匀，采用胶粘团聚或喷雾干燥等方法造粒，然后通过脱脂烧结工艺获得喷涂粉末，最高烧结温度为在1350℃；
按常规粒度选取喷涂粉末粒度区间，采用超音速火焰喷涂工艺制备涂层；其中，氧气：50立方米/小时，煤油27升/分钟，喷距390毫米,获得含有微纳米结构的碳化钨涂层。
实施例4、以钨粉、碳化硼、钴粉、碳化钨粉为原料，其中钨粉占30％、碳化硼占2％、钴粉占10％、碳化钨占58％；钨粉D50≤1.5微米，碳化硼D98≤1微米，钴粉D50≤2.5微米，碳化钨D50＝1.0～2.5微米；
将上述原料混合均匀，采用胶粘团聚或喷雾干燥等方法造粒，然后通过脱脂烧结工艺获得喷涂粉末，最高烧结温度为在1280℃；
按常规粒度选取喷涂粉末粒度区间，采用超音速火焰喷涂工艺制备涂层；其中，氧气：56立方米/小时，煤油28升/分钟，喷距420毫米，获得含有微纳米结构的碳化钨涂层。
实施例5、以钨粉、碳化硼、钴粉、碳化钨粉为原料，其中钨粉占30％、碳化硼占2％、钴粉占10％、碳化钨占58％；钨粉D50≤1.5微米，碳化硼D98≤1微米，钴粉D50≤2.5微米，碳化钨D50＝1.0～2.5微米；
将上述原料混合均匀，采用胶粘团聚或喷雾干燥等方法造粒，然后通过脱脂烧结工艺获得喷涂粉末，最高烧结温度为在1340℃；
按常规粒度选取喷涂粉末粒度区间，采用冷喷涂工艺制备涂层，获得含有微纳米结构的碳化钨涂层。
综上所述，本发明实施例所述的制备方法工艺简单，纳米相分布均匀、失碳少，且涂层中包含纳米碳化钨，形成微纳米结构涂层，具有较高的硬度和良好的韧性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种微纳米结构碳化钨涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
首先选取钨粉、碳化硼粉、钴粉和碳化钨粉为制备喷涂粉末的原材料；其中，所述钨粉占总重量的20～86.7％，所述碳化硼粉占总重量的1.2～10％，所述钴粉占总重量的8～25％，所述碳化钨粉占总重量的30～75％；
将所述原材料混合均匀，采用胶粘团聚或喷雾干燥的方式造粒，再通过脱脂烧结工艺处理后获得喷涂粉末；
利用所获得的喷涂粉末，采用超音速火焰喷涂或冷喷涂工艺制备微纳米结构的碳化钨涂层。
2.根据权利要求1所述微纳米结构碳化钨涂层的制备方法，其特征在于，
所述钨粉的颗粒粒度≤2微米，所述碳化硼粉的颗粒粒度≤2微米，所述钴粉的颗粒粒度≤3微米，所述碳化钨粉的颗粒粒度≥0.8微米。
3.根据权利要求1或2所述微纳米结构碳化钨涂层的制备方法，其特征在于，
所述脱脂烧结工艺处理过程中的烧结温度为1230～1450℃。
CN201510867101.3A 2015-12-01 2015-12-01 一种微纳米结构碳化钨涂层的制备方法 Active CN105316617B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510867101.3A CN105316617B (zh) 2015-12-01 2015-12-01 一种微纳米结构碳化钨涂层的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510867101.3A CN105316617B (zh) 2015-12-01 2015-12-01 一种微纳米结构碳化钨涂层的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105316617A true CN105316617A (zh) 2016-02-10
CN105316617B CN105316617B (zh) 2018-03-20

Family

ID=55244923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510867101.3A Active CN105316617B (zh) 2015-12-01 2015-12-01 一种微纳米结构碳化钨涂层的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105316617B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109957796A (zh) * 2019-04-11 2019-07-02 新余学院 太阳能选择性吸收WC-Co复合涂层的制备方法
CN110029299A (zh) * 2019-04-30 2019-07-19 广东省新材料研究所 一种纳米晶碳化钨涂层轧辊及其制备方法
CN114657547A (zh) * 2022-03-30 2022-06-24 广东省科学院新材料研究所 表面具有微纳双尺度结构的压花辊及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4961780A (en) * 1988-06-29 1990-10-09 Vermont American Corporation Boron-treated hard metal
CN101104902A (zh) * 2007-08-17 2008-01-16 株洲钻石切削刀具股份有限公司 添加硼元素的硬质合金及其制备方法
CN102001674A (zh) * 2010-12-27 2011-04-06 鲍迎全 高纯硼化钨的生产方法
CN102586712A (zh) * 2012-03-11 2012-07-18 赣州章源钨业新材料有限公司 一种用于制备超高压密封涂层的热喷涂粉末及其制备工艺
CN103725945A (zh) * 2014-01-08 2014-04-16 北矿新材科技有限公司 一种高硬度碳化钨基耐磨涂层材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4961780A (en) * 1988-06-29 1990-10-09 Vermont American Corporation Boron-treated hard metal
CN101104902A (zh) * 2007-08-17 2008-01-16 株洲钻石切削刀具股份有限公司 添加硼元素的硬质合金及其制备方法
CN102001674A (zh) * 2010-12-27 2011-04-06 鲍迎全 高纯硼化钨的生产方法
CN102586712A (zh) * 2012-03-11 2012-07-18 赣州章源钨业新材料有限公司 一种用于制备超高压密封涂层的热喷涂粉末及其制备工艺
CN103725945A (zh) * 2014-01-08 2014-04-16 北矿新材科技有限公司 一种高硬度碳化钨基耐磨涂层材料及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109957796A (zh) * 2019-04-11 2019-07-02 新余学院 太阳能选择性吸收WC-Co复合涂层的制备方法
CN110029299A (zh) * 2019-04-30 2019-07-19 广东省新材料研究所 一种纳米晶碳化钨涂层轧辊及其制备方法
CN114657547A (zh) * 2022-03-30 2022-06-24 广东省科学院新材料研究所 表面具有微纳双尺度结构的压花辊及其制备方法和应用
CN114657547B (zh) * 2022-03-30 2023-06-02 广东省科学院新材料研究所 表面具有微纳双尺度结构的压花辊及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN105316617B (zh) 2018-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zoei et al. Effect of grinding parameters on the wear resistance and residual stress of HVOF-deposited WC–10Co–4Cr coating
CN101812684B (zh) 一种金属表面激光强化涂层的制备方法
KR20150127719A (ko) 3원 세라믹 용사 분말 및 코팅 방법
Sun et al. Effects of initial particle size distribution and sintering parameters on microstructure and mechanical properties of functionally graded WC-TiC-VC-Cr3C2-Co hard alloys
CN103484811B (zh) 金属氧化物基无机复合材料涂层的制备方法
CN105316617A (zh) 一种微纳米结构碳化钨涂层的制备方法
CN102296289A (zh) 一种以金属间化合物为粘结相的金属陶瓷涂层的制备方法
US20060219825A1 (en) High pressure fluid/particle jet mixtures utilizing metallic particles
CN104233084A (zh) 一种Fe-Gr-B-Si纳米涂层及其制备方法
CN104372336A (zh) 一种WC-TiO2-Mo涂层及其制备方法
CN105648296A (zh) 一种含Re的抗高温碳化钨基金属陶瓷复合粉末、涂层及其制备工艺
CN103276340A (zh) 具有多尺度wc晶粒的金属陶瓷涂层及制备方法
CN103725945A (zh) 一种高硬度碳化钨基耐磨涂层材料及其制备方法
CN105132852B (zh) 一种火焰喷涂制备Al/Al2O3多功能涂层的方法
CN104726816A (zh) 一种反应火焰热喷涂氧化铝-氧化钛复相涂层的制备方法
CN104404336A (zh) 一种WC-12Co纳米涂层
Sacks Low pressure cold gas dynamic spraying of tungsten carbide-nickel coatings
CN106148952B (zh) 一种原位自生超粗晶wc增强铁基耐磨涂层的制备方法
CN103769576A (zh) 一种用于制备低孔隙率涂层的碳化钨基耐磨涂层材料及其制备方法
CN105369178A (zh) 一种耐熔锌腐蚀喷涂材料的制备方法
CN103691938A (zh) 金属包覆粉末表面合金化方法
Zhu et al. In-situ synthesis and microstructure of TiC–Fe36Ni composite coatings by reactive detonation-gun spraying
CN104651770B (zh) 一种具有高摩擦系数和低磨损率的无机涂层及其制备方法
CN104388877A (zh) 一种Ni60B-WC-Mo纳米涂层及其制备方法
CN104862641A (zh) 一种耐磨陶瓷金属材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant