專利名稱：一種具有優(yōu)良韌性的噴涂粉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴涂粉，具體涉及硬度和耐磨性能優(yōu)異且有較好韌性的碳化鎢基噴涂粉。
背景技術(shù)：
目前，由于普通碳化鎢(分子式為WC)平均粒徑小且硬度高而具有較高的硬度和熔點(diǎn)，通常使用普通碳化鎢(多晶體)作為主原料制造噴涂粉，從而用于航天、發(fā)電廠、機(jī)械、交通、石油和冶金行業(yè)。材料的硬度(耐磨性)和韌性(抗斷裂性能)往往是一對(duì)矛盾。如果增加了韌性，強(qiáng)度和耐磨性能將會(huì)下降，反之若增加材料涂層的強(qiáng)度，韌性又會(huì)下降。常規(guī)的噴涂粉和硬質(zhì)合金就存在此問題，目前一般通過(guò)改變粘結(jié)金屬的含量來(lái)調(diào)節(jié)制品的硬度和韌性，從而滿足噴涂粉和硬質(zhì)合金在某種場(chǎng)合的使用。但這種調(diào)節(jié)的功效以及范圍是非常微小的，且粘結(jié)金屬含量的增加雖然提升了產(chǎn)品的韌性但其耐磨性降低。反之粘結(jié)金屬含量的降低雖然提高了產(chǎn)品的耐磨性能但韌性隨之降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種硬度和耐磨性能優(yōu)異且有較好韌性的碳化鎢基噴涂粉。該噴涂粉的特征在于原料包括鑄造碳化鎢、單晶碳化鎢組成的硬質(zhì)相和粘結(jié)金屬，其組分按重量百分比包含0-93%的鑄造碳化鎢，3-96%的單晶碳化鎢，4-30%的粘結(jié)金屬，其余為普通碳化鎢。其中，鑄造碳化鎢和單晶碳化鎢的平均粒徑在5μπι以下。其中，所述粘結(jié)金屬含量為5-17%。其中，所述粘結(jié)金屬為包括選自Co、Ni、Cr、!^e和Cu等中的一種或者幾種。根據(jù)本發(fā)明，使用鑄造碳化鎢粉和單晶碳化鎢粉代替?zhèn)鹘y(tǒng)的普通碳化鎢(多晶) 來(lái)生產(chǎn)噴涂粉，由于鑄造碳化鎢為共晶結(jié)構(gòu)(分子式為WC-W2C)，具有更高的硬度和耐磨性能；而單晶碳化鎢不存在晶界、結(jié)構(gòu)缺陷少，其韌性非常好。兩種粉末混合作為噴涂粉的原料，使得該發(fā)明的噴涂粉相比普通碳化鎢噴涂粉具有更好的硬度和耐磨性能，且其韌性還有了大幅度的提高。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是將普通的鑄造碳化鎢和單晶碳化鎢破碎到 5μπι以下，鑄造碳化鎢和單晶碳化鎢粉根據(jù)涂層功能的不同進(jìn)行不同配比，然后混合Co， Ni, Cr或其他金屬后在粘結(jié)劑中制成漿料，通過(guò)噴霧造粒再經(jīng)燒結(jié)制備成噴涂粉。
具體實(shí)施例方式下面將進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。本發(fā)明提供了一種噴涂粉，該噴涂粉特征在于原料包含鑄造碳化鎢、單晶碳化鎢組成的硬質(zhì)相和粘結(jié)金屬，其組分和含量按重量百分比為0-93%的鑄造碳化鎢，3-96%的單晶碳化鎢，4-30%的粘結(jié)金屬，其余為普通碳化鎢。粘結(jié)金屬含量?jī)?yōu)選5-17%的粘結(jié)金
jM ο粘結(jié)金屬的種類沒有特別限制，只要具有粘結(jié)性能并提高鑄造碳化鎢粉之間的結(jié)合能力即可。但考慮到與鑄造碳化鎢之間的性能平衡，優(yōu)選包括選自Co、Ni、Cr、i^*Cu中的至少一種。本發(fā)明中細(xì)顆粒的鑄造碳化鎢和單晶碳化鎢是分別是提高硬度和韌性的原料。具有共晶結(jié)構(gòu)的鑄造碳化鎢比普通的碳化鎢硬度要高的多，而單晶碳化鎢非但硬度高于普通碳化鎢，同時(shí)其韌性又非常好。鑄造碳化鎢含量的增加有利于硬度的提高，而單晶碳化鎢含量的增加有利于韌性的提升。材料的使用工況是復(fù)雜多變的，磨損失效和斷裂失效同時(shí)存在。但不同的工況，對(duì)耐磨性和抗斷裂性的要求不同，根據(jù)工況的不同，通過(guò)鑄造碳化鎢和單晶碳化鎢不同含量以達(dá)到工況對(duì)硬度和韌性要求的最佳比例。以下，通過(guò)具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。[實(shí)施例]超細(xì)鑄造碳化鎢粉以及單晶碳化鎢粉的制備將原料為63-160um鑄造碳化鎢放入型號(hào)為ZJM-65的Attritor超細(xì)攪拌球磨機(jī) (球磨筒容積70L，球磨筒內(nèi)徑65cm，電動(dòng)機(jī)功率11KW)，采用攪拌研磨方式進(jìn)行池研磨，在攪拌臂的高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，借助粉末和磨球之間的剪切力和壓力，使鑄造碳化鎢粉反復(fù)發(fā)生斷裂，從而得到平均粒徑在5um以下的鑄造碳化鎢粉。單晶碳化鎢粉的制備同鑄造碳化鎢。實(shí)施例1將45wt%的制備的鑄造碳化鎢，35wt%的制備的單晶碳化鎢和20wt%的Co粉混合，然后將制得的混合物制成漿料并進(jìn)行噴霧干燥，然后用泰勒篩篩分出15_45um的噴涂粉。采用T1-13200CY型號(hào)的HVOF設(shè)備進(jìn)行噴涂，基體為常用的Q235鋼。噴涂設(shè)備采用航空燃油座位燃料，氧氣作為助燃?xì)?，送粉載氣采用氮?dú)?。煤油流量?0L/H，氧氣流量為 61m3/H，氧氣壓力1. 23Μ/Ι^，送粉率為6Kg/h，噴涂距離為330mm。對(duì)以上噴涂涂層進(jìn)行顯微硬度測(cè)試試樣大小為10mm*14mm*5mm，采用71型顯微硬度計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)載荷為300g，壓力保持時(shí)間為15s。對(duì)涂層進(jìn)行磨粒磨損實(shí)驗(yàn)。磨粒磨損試驗(yàn)用根據(jù)ASTM-G6-91標(biāo)準(zhǔn)試制的干式橡膠輪磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行。試驗(yàn)尺寸為25mm*40mm*3mm。試驗(yàn)載荷為13N，磨料為120號(hào)棕剛玉砂，橡膠輪轉(zhuǎn)速為50r/min，砂流量為lOOg/min，磨損時(shí)間為15min，涂層的磨損用失重量表
7J\ ο采用壓痕法測(cè)試涂層的斷裂強(qiáng)度，其中試驗(yàn)載荷為10kg，加載時(shí)間為15s。光學(xué)顯微鏡觀察裂紋長(zhǎng)度和Vickers對(duì)角線。斷裂強(qiáng)度Kk通過(guò)I^lmqvist幾何公式進(jìn)行計(jì)算。實(shí)施例2將20wt%的制備的鑄造碳化鎢，58wt%的制備的單晶碳化鎢，10%普通碳化鎢和 12wt%的Co粉混合，然后將制得的混合物制成漿料并進(jìn)行噴霧干燥，然后用泰勒篩篩分出 15-45um的噴涂粉。同實(shí)施例1的方式進(jìn)行噴涂并進(jìn)行硬度、耐磨性等的測(cè)試。
實(shí)施例3將90wt %的制備的鑄造碳化鎢，5wt %的制備的單晶碳化鎢和5wt %的Co粉混合， 然后將制得的混合物制成漿料并進(jìn)行噴霧干燥，然后用泰勒篩篩分出15_45um的噴涂粉。同實(shí)施例1的方式進(jìn)行噴涂并進(jìn)行硬度、耐磨性等的測(cè)試。實(shí)施例4將90wt %的制備的單晶碳化鎢和IOwt %的Co粉混合，然后將制得的混合物制成漿料并進(jìn)行噴霧干燥，然后用泰勒篩篩分出15_45um的噴涂粉。同實(shí)施例1的方式進(jìn)行噴涂并進(jìn)行硬度、耐磨性等的測(cè)試。對(duì)比例1用與實(shí)施例1相同的方法制備普通碳化鎢的噴涂粉，區(qū)別在于用普通碳化鎢粉代替制備的超細(xì)鑄造碳化鎢粉。然后同實(shí)施例的方式進(jìn)行噴涂并進(jìn)行硬度、耐磨性等的測(cè)試。表一是實(shí)施例1、2和對(duì)比例1的測(cè)試數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種熱噴涂粉，其特征在于原料包含平均粒度在5μπι以下的鑄造碳化鎢、平均粒度在5μπι以下的單晶碳化鎢和粘結(jié)金屬，組分和含量按重量百分比為鑄造碳化鎢重量比為0-93% ； 單晶碳化鎢重量比為3-96% ； 粘結(jié)金屬重量比為4-30% ； 其余為普通碳化鎢。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱噴涂粉，其特征在于粘結(jié)金屬含量為5-17%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱噴涂粉，其特征在于所述粘結(jié)金屬為包括選自Co、Ni、Cr、 Fe和Cu等中的一種或者幾種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有優(yōu)良韌性的熱噴涂粉，原料包含鑄造碳化鎢、單晶碳化鎢以及粘結(jié)金屬。其中包括重量比為0-93％的鑄造碳化鎢，重量比為3-96％單晶碳化鎢，重量比為4-30％的粘結(jié)金屬，其余為普通碳化鎢。本發(fā)明的優(yōu)異效果在于鑄造碳化鎢具有較高的硬度，使得本發(fā)明的噴涂粉具有較高的硬度；單晶碳化鎢因?yàn)槭菃我痪w，使得噴涂粉具有較好的韌性。兩種原料的配比，使得該噴涂粉在硬度提升的同時(shí)，韌性還有大幅提升。
文檔編號(hào)C23C4/10GK102242331SQ20111017073
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者丁立平, 朱明生 申請(qǐng)人:奧美合金材料科技(北京)有限公司