CN105463283A - 一种硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法及其应用，设计材料技术领域，本发明通过钨硼化物的添加方式，改善了热喷涂粉粉末的流动性和松装密度，大大提高了涂层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及与基体的结合强度，其中HV0.3≥1350，与常规热喷涂材料相比综合性能有了明显提升，使生产出的硼化钨系热喷涂涂层材料具有更广泛的用途和更强的市场竞争力，本发明应用安全可靠，特别适用于各种涂层材料。
Description
【技术领域】
本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法及其应用。
【背景技术】
已知的，热喷涂技术作为一种新的表面防护和强化工艺在近30多年里得到了迅速发展，已成为表面工程领域中一项十分重要的技术，被广泛应用于航空航天、机械、冶金、能源、纺织、石化等工业部门的制造和维修领域，取得了大量的成果和显著的经济效益。
热喷涂材料是热喷涂技术的重要组成部分，它与热喷涂工艺及热喷涂设备共同构成了热喷涂技术的主体，随着各种新型热喷涂技术的不断涌现，对高质量、高技术含量的喷涂材料的要求也越来越高，多种热喷涂材料的复合已成为热喷涂材料发展的主要趋势。
WC-M(其中M为金属Co、Ni或Ni-Cr合金)系是热喷涂材料中最常用的一种，适用于气体爆燃喷涂、等离子喷涂和超音速火焰喷涂。但随着工程技术的迅速发展，表面工程领域对涂层的耐磨性能提出了更高的要求，单一的WC-M系热喷涂材料已不能满足特殊领域对耐磨性能的要求。钨的硼化物在现代工业中有着极为重要的地位，与碳化钨相比具有更高的显微硬度和耐磨性能。基于此，在WC-M(其中M为金属Co、Ni或Ni-Cr合金)系热喷涂材料中采用硼化钨替代部分WC有望大幅度提高材料的耐磨损性能。
通过检索得知，国内尚未发现有关WC-WBn-M系(n＝0.5、1、2、2.5或0.5≤n≤2.5)复合热喷涂材料的文献或专利。
【发明内容】
为了克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法及其应用，本发明通过钨硼化物的添加方式，改善了热喷涂粉粉末的流动性和松装密度，大大提高了涂层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及与基体的结合强度，与常规热喷涂材料相比综合性能有了明显提升，使生产出的硼化钨系热喷涂涂层材料具有更广泛的用途和更强的市场竞争力。
为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：
一种硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：
第一步配料：
WC粉的添加比例为30％～80％，WBn粉的添加比例为10％～45％，金属粉M的添加比例为5％～30％；
粘结剂的添加量为WC粉、WBn粉及金属粉M三者总质量的0.5～6.0％，固液比控制在2.75～3.25之间；
第二步湿磨与喷雾：
接上步，将配好的物料放置于球磨罐中，以去离子水或酒精为球磨介质，球料比控制在2∶1～8∶1的范围内，球磨时间控制在12h～72h之间，湿磨完成后，将料浆进行造粒；
第三步烧结：
接上步，将上步获得的物料放置于石墨坩埚内，然后在真空炉内进行烧结；
第四步破碎过筛：
接上步，将烧结后的粉末进行破碎，然后根据产品的粒度分布要求选择合适目数的筛网进行筛分。
所述的硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法，所述第二步中将料浆进行造粒时采用离心式喷雾干燥塔进行造粒。
所述的硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法，所述第三步中烧结温度控制在1000℃～1500℃范围内，保温时间为30min～240min。
一种硼化钨系热喷涂涂层材料的应用，涂层材料应用于航空航天、机械、冶金、能源、纺织和石化领域。
采用如上所述的技术方案，具有如下有益效果：
本发明所述的一种硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法及其应用，本发明通过钨硼化物的添加方式，改善了热喷涂粉粉末的流动性和松装密度，大大提高了涂层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及与基体的结合强度，其中HV0.3≥1350，与常规热喷涂材料相比综合性能有了明显提升，使生产出的硼化钨系热喷涂涂层材料具有更广泛的用途和更强的市场竞争力，本发明应用安全可靠，特别适用于各种涂层材料。
【附图说明】
图1为本发明合成的60WC-30WB-10Co热喷涂粉末的SEM形貌；
图2为本发明合成的60WC-30WB-10Co粉末热喷涂涂层的截面金相形貌；
【具体实施方式】
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；
结合附图1～2，本发明所述的一种硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：
第一步配料：
WC粉的添加比例为30％～80％，WBn粉的添加比例为10％～45％，金属粉M的添加比例为5％～30％；
粘结剂的添加量为WC粉、WBn粉及金属粉M三者总质量的0.5～6.0％，固液比(固体原料质量与液态去离子水或酒精质量的比值)控制在2.75～3.25之间；
第二步湿磨与喷雾：
接上步，将配好的物料放置于球磨罐中，以去离子水或酒精为球磨介质，球料比控制在2∶1～8∶1的范围内，球磨时间控制在12h～72h之间，湿磨完成后，将料浆采用离心式喷雾干燥塔进行造粒；
第三步烧结：
接上步，将上步获得的物料放置于石墨坩埚内，然后在真空炉内进行烧结，烧结温度控制在1000℃～1500℃范围内，保温时间为30min～240min；
第四步破碎过筛：
接上步，将烧结后的粉末进行破碎，然后根据产品的粒度分布要求选择合适目数的筛网进行筛分。
一种硼化钨系热喷涂涂层材料的应用，涂层材料应用于航空航天、机械、冶金、能源、纺织和石化领域。
本发明的具体实施例如下：
实例1：
(1)配料：WC粉的添加比例为60％，WB粉的添加比例为30％，金属粉Co的添加比例为10％；
(2)湿磨与喷雾：将配好的物料放置于球磨罐中，以去离子水为球磨介质，球磨时间一定时间后，将料浆采用喷雾干燥塔进行造粒；
(3)烧结：将喷雾干燥后的粉末放置于石墨坩埚内，在合适的烧结温度进行烧结，保温一段时间后取出；
(4)破碎过筛：将烧结后的粉末进行破碎，然后进行筛分。筛分后的粉末SEM形貌见图1。
实例2：
(1)配料：WC粉的添加比例为70％，WB粉的添加比例为20％，金属粉Co的添加比例为10％；
(2)湿磨与喷雾：将配好的物料放置于球磨罐中，以去离子水为球磨介质，球磨时间一定时间后，将料浆采用喷雾干燥塔进行造粒；
(3)烧结：将喷雾干燥后的粉末放置于石墨坩埚内，在合适的烧结温度进行烧结，保温一段时间后取出；
(4)破碎过筛：将烧结后的粉末进行破碎，然后进行筛分；
实例3：
(1)采用美国Praxair型号为JP8000的超音速火焰喷涂设备进行喷涂；
(2)喷涂参数如下：煤油量6.2GPH，氧气量1920SCFH，载气23SCFH，送粉率60g/min，喷涂距离380mm。喷涂后的涂层截面金相形貌见图2；
实施例1和实施例2分别是60WC-30WB-10Co热喷涂粉末与70WC-20WB-10Co热喷涂粉末的制备工艺；实施例2是60WC-30WB-10Co热喷涂粉末涂层制备工艺。给出这三种实施例目的是为了说明该发明制备出了高品质的新型硼化钨系热喷涂粉末，并利用该粉末喷涂出了高质量的涂层。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的。但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。
Claims (4)
1.一种硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法，其特征是：所述制备方法具体包括如下步骤：
第一步配料：
WC粉的添加比例为30％～80％，WBn粉的添加比例为10％～45％，金属粉M的添加比例为5％～30％；
粘结剂的添加量为WC粉、WBn粉及金属粉M三者总质量的0.5～6.0％，固液比控制在2.75～3.25之间；
第二步湿磨与喷雾：
接上步，将配好的物料放置于球磨罐中，以去离子水或酒精为球磨介质，球料比控制在2∶1～8∶1的范围内，球磨时间控制在12h～72h之间，湿磨完成后，将料浆进行造粒；
第三步烧结：
接上步，将上步获得的物料放置于石墨坩埚内，然后在真空炉内进行烧结；
第四步破碎过筛：
接上步，将烧结后的粉末进行破碎，然后根据产品的粒度分布要求选择合适目数的筛网进行筛分。
2.根据权利要求1所述的硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法，其特征是：所述第二步中将料浆进行造粒时采用离心式喷雾干燥塔进行造粒。
3.根据权利要求1所述的硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法，其特征是：所述第三步中烧结温度控制在1000℃～1500℃范围内，保温时间为30min～240min。
4.利用权利要求1～3任一权利要求所述的一种硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法的一种硼化钨系热喷涂涂层材料的应用，其特征是：涂层材料应用于航空航天、机械、冶金、能源、纺织和石化领域。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160406 |