專利名稱：一種碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法；涉及熱噴涂材料技術(shù)領(lǐng)域、粉末冶金材料技術(shù)領(lǐng)域和硬質(zhì)合金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
碳化鎢屬于陶瓷相，具有熔點高、硬度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性差、化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點，是制備耐磨耐蝕涂層的理想材料，但由于碳化鎢的高熔點及高硬度，噴涂的碳化鎢顆粒與基體材料的附著力差，且在空氣中升高溫度時易發(fā)生氧化，因此純碳化鎢粉末很少單獨用作熱噴涂粉末材料，通常需要加入Co、Ni、Ni-Cr等金屬或合金作粘結(jié)相制成燒結(jié)型粉末或包覆型粉末供熱噴涂使用。已廣泛應(yīng)用的碳化鎢-鈷和碳化鎢-鈷-鉻系列熱噴涂粉末，由于其所制備的涂層具有極高的硬度、優(yōu)越的耐磨耐蝕性能和良好的韌性，廣泛地應(yīng)用于航 空航天、汽車、冶金、電力、造紙等領(lǐng)域，以提高零部件表面的耐磨性能及修復(fù)磨損部位。碳化鎢-鈷和碳化鎢-鈷-鉻系列熱噴涂粉末通常所使用的制備方法包括熔化法、燒結(jié)破碎法、等離子體球化法及傳統(tǒng)團聚燒結(jié)法等，但這些制備工藝較復(fù)雜，存在生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)效率低和耗能大等難題。另外，熔化法、燒結(jié)破碎法生產(chǎn)的噴涂粉末顆粒形貌均為不規(guī)則形，球形度較差，流動性能差，粉末沉積率較低，涂層與基體結(jié)合強度較差，使用過程中涂層易出現(xiàn)裂紋甚至剝落現(xiàn)象而失效，同時生產(chǎn)過程中給周圍環(huán)境帶來粉塵和噪音污染；對于等離子體球化法，由于整個球化過程是在高溫和保護氣氛環(huán)境中進行的，對設(shè)備要求高，生產(chǎn)成本高昂。對于傳統(tǒng)團聚燒結(jié)法，雖然也能獲得性能優(yōu)良的熱噴涂粉末，但粉末在高溫?zé)Y(jié)過程中保溫時間較長，耗能大，且燒結(jié)后的粉末粘結(jié)呈塊狀，需進行破碎、分級,延長生產(chǎn)周期,提高生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對采用傳統(tǒng)方法制備碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末時存在生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)效率低和耗能大等難題，提供一種碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，該方法工藝流程簡單，生產(chǎn)效率高，所制粉末成分均勻、球形度高及流動性好。本發(fā)明涉及一種碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，按設(shè)計的碳化鶴-鈷或碳化鶴-鈷-鉻粉末各組分的目標(biāo)質(zhì)量配比，分別取碳化鶴粉和鈷粉或者碳化鎢粉、鈷粉和鉻粉經(jīng)混合得到混合粉末，濕磨至混合粉末平均粒度為O. I微米 10微米后，加入占混合粉末質(zhì)量分?jǐn)?shù)1°/Γ5%的聚乙二醇作造粒粘結(jié)劑與分散劑，攪拌f 3h，保證聚乙二醇分散均勻，噴霧造粒，得到造粒粉末，造粒粉末過雙層振動篩，篩上粉末和篩下粉末均返回重新濕磨、造粒，取粒度為15 75微米的篩內(nèi)粉末于管式電阻爐中進行脫脂處理后，在保護氣氛下高溫快速燒結(jié)，空冷，得到燒結(jié)粉末；所述快速燒結(jié)溫度100(n7(KrC，燒結(jié)時間0. I 5s。本發(fā)明涉及一種碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，所述碳化鎢-鈷粉末各組分質(zhì)量百分比為碳化鎢粉1%_99%，鈷粉1%-99% ;所述碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末各組分質(zhì)量百分比為碳化鎢粉1%_99%，鈷粉1%-99%，鉻粉1%-20%。本發(fā)明涉及一種碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，向所述混合粉末中添加去離子水或無水乙醇配制成料漿后進行濕磨；料漿中固含量為509Γ80%。本發(fā)明涉及一種碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，所述噴霧造粒在噴霧干燥塔中進行，噴霧干燥塔的進口溫度控制在20(T30(TC，出口溫度控制在10(Tl5(TC，噴霧干燥塔塔內(nèi)氣壓控制在(Γ - IKPa0本發(fā)明涉及一種碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，所述脫脂處理溫度600°C 1000°C，時間2h 8h。本發(fā)明涉及一種碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，所述高溫 快速燒結(jié)在立式高溫?zé)Y(jié)爐中進行，所述立式高溫?zé)Y(jié)爐的加熱方式為中頻感應(yīng)加熱或電阻加熱。本發(fā)明涉及一種碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，脫脂后的粉末以自由落體的運動方式連續(xù)均勻地通過立式高溫?zé)Y(jié)爐的高溫區(qū)和冷卻區(qū)，且于高溫區(qū)中完成液相燒結(jié)。本發(fā)明涉及一種碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，所述保護
氣氛為氮氣氣氛。本發(fā)明涉及一種碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，燒結(jié)粉末采用雙層旋振篩進行篩分或空氣氣流分選，得到碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末，其形狀為球形、類球形或非球形顆粒。本發(fā)明的機理及優(yōu)點簡述于下采用噴霧造粒的方法將原料粉團聚為球形或類球形粉末，團聚粉末脫脂后于立式高溫?zé)Y(jié)爐中以自由落體的運動方式連續(xù)均勻地通過高溫區(qū)和冷卻區(qū)，且于高溫區(qū)中完成液相燒結(jié)。由于團聚粉末是靠自身重力以自由落體運動快速通過高溫區(qū)，其燒結(jié)時間極短(O. Hs)，各向受熱均勻，能夠快速制得性能穩(wěn)定的噴涂粉末，且團聚粉末在高溫快速燒結(jié)過程中不易粘結(jié)成塊，所得燒結(jié)粉末經(jīng)分級篩分后可直接用于噴涂，減少了生產(chǎn)工序，進一步節(jié)能減排，節(jié)約生產(chǎn)成本，且燒結(jié)過程中幾乎不給周圍環(huán)境帶來粉塵和噪音污染，是一種新型的綠色生產(chǎn)工藝。本發(fā)明具有工藝流程簡單，可連續(xù)生產(chǎn)，節(jié)能環(huán)保，能夠很好的解決現(xiàn)有技術(shù)存在生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)效率低和耗能大等難題，且制備的碳化鎢-鈷和碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末成分均勻、球形度高和流動性好，完全可以滿足熱噴涂要求，適合制備高性能的硬質(zhì)合金涂層，可廣泛應(yīng)用于航空航天、機械制造和石油化工等領(lǐng)域。


附圖I為實施例I制備的碳化鎢-鈷熱噴涂粉末500倍掃描電鏡照片；附圖2為實施例2制備的碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末500倍掃描電鏡照片。從附圖1、2中可以看到制備得到的粉末形狀為球形、類球形和非球形，采用計數(shù)統(tǒng)計法得出非球形粉末的百分含量小于5%。
具體實施例方式實施例I :WC_17Co熱噴涂粉末首先將83wt%的碳化鎢粉和17wt%的鈷粉加入球磨機內(nèi)，同時加入去離子水，控制固含量為70%，濕磨，濕磨時間12h ;濕磨后，混合粉末平均粒度為O. I微米 10微米，力口入占混合粉末質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的聚乙二醇，攪拌2h后，于噴霧干燥塔中進行造粒，得到造粒粉末；進口溫度控制在260°C，出口溫度控制在110°C;將造粒粉末過200目和900目雙層振動篩，得到粒度15 75微米的篩內(nèi)粉末，200目篩上粉末和900目篩下粉末均返回濕磨；將所得篩內(nèi)粉末于管式爐中進行脫脂處理，溫度800°C，時間4h，充分脫除造粒粉末中的聚乙二醇；將脫脂處理后的粉末于立式高溫?zé)Y(jié)爐中快速燒結(jié)，粉末以自由落體的運動方式連續(xù)均勻地通過加熱區(qū)和冷卻區(qū)，且于加熱區(qū)中完成燒結(jié)，得到燒結(jié)粉末；進料方式為振動篩網(wǎng)進料，保護氣氛為氮氣，燒結(jié)溫度1300°C，燒結(jié)時間O. 4s，冷卻方式為空冷；將燒結(jié)粉末采用空氣氣流分選出粒度分布在15微米 45微米間的粉末，即為WC-17CO熱噴涂粉末。最終得到顆粒形狀包括球形、類球形和非球形的WC-17CO熱噴涂粉末 ，本粉末按GB1482-1984 檢測流動性< 25s/50g，松裝密度< 4. Og/cm3。實施例2 WC-10Co-4Cr熱噴涂粉末首先將86wt%的碳化鶴粉和10wt%的鈷粉和4wt%的鉻粉加入球磨機內(nèi)，同時加入去離子水，控制固含量為75%，濕磨，濕磨時間12h ;濕磨后，混合粉末平均粒度為O. I微米 10微米，加入占混合粉末質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的聚乙二醇，攪拌2h后，于噴霧干燥塔中進行造粒，得到造粒粉末；進口溫度控制在260°C，出口溫度控制在110°C;將造粒粉末過200目和900目雙層振動篩，得到粒度15 75微米的篩內(nèi)粉末，200目篩上粉末和900目篩下粉末均返回濕磨；將所得篩內(nèi)粉末于管式爐中進行脫脂處理，溫度800°C，時間4h，充分脫除造粒粉末中的聚乙二醇；將脫脂處理后的粉末于立式高溫?zé)Y(jié)爐中快速燒結(jié)，粉末以自由落體的運動方式連續(xù)均勻地通過加熱區(qū)和冷卻區(qū)，且于加熱區(qū)中完成燒結(jié)，得到燒結(jié)粉末；進料方式為振動篩網(wǎng)進料，保護氣氛為氮氣，燒結(jié)溫度1250°C，燒結(jié)時間O. 4s，冷卻方式為空冷；將燒結(jié)粉末采用空氣氣流分選出粒度分布在15微米 45微米間的粉末，即為WC-10Co-4Cr熱噴涂粉末。最終得到顆粒形狀包括球形、類球形和非球形的WC-10Co-4Cr熱噴涂粉末，本粉末按GB1482-1984檢測流動性< 25s/50g，松裝密度< 3. 5g/cm3。
權(quán)利要求
1.一種碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，其特征在于按設(shè)計的碳化鶴-鈷或碳化鶴-鈷-鉻粉末各組分的目標(biāo)質(zhì)量配比，分別取碳化鶴粉和鈷粉或者碳化鎢粉、鈷粉和鉻粉經(jīng)混合得到混合粉末，濕磨至混合粉末平均粒度為O. I微米 10微米后，加入占混合粉末質(zhì)量分?jǐn)?shù)1°/Γ5%的聚乙二醇，噴霧造粒，得到造粒粉末，造粒粉末經(jīng)篩分，取粒度為15 75微米的粉末經(jīng)脫脂處理后，在保護氣氛下高溫快速燒結(jié)，空冷，得到燒結(jié)粉末；所述高溫快速燒結(jié)溫度100(Tl70(rC，燒結(jié)時間0. l 5s。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，其特征是，所述碳化鶴-鈷粉末各組分質(zhì)量百分比為碳化鶴粉1%-99%，鈷粉1%-99% ;所述碳化鎢-鈷-鉻粉末各組分質(zhì)量百分比為碳化鎢粉1%_99%，鈷粉1%-99%，鉻粉1%-20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，其特征是，向所述混合粉末中添加去離子水或無水乙醇配制成料漿后進行濕磨；料漿中固含量為50% 80%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，其特征是，所述噴霧造粒在噴霧干燥塔中進行，噴霧干燥塔的進口溫度控制在20(T30(TC，出口溫度控制在10(Tl50°C，噴霧干燥塔塔內(nèi)氣壓控制在(Γ - IKPa0
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，其特征是，所述脫脂處理溫度600°C 1000°C，時間2tT8h。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，其特征是，所述保護氣氛為氮氣氣氛。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，其特征是，燒結(jié)粉末采用雙層旋振篩進行篩分或空氣氣流分選，得到碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末，其形狀為球形、類球形或非球形顆粒。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，其特征是，所述高溫快速燒結(jié)在立式高溫?zé)Y(jié)爐中進行，所述立式高溫?zé)Y(jié)爐的加熱方式為中頻感應(yīng)加熱或電阻加熱。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，其特征是，脫脂后的粉末以自由落體的運動方式連續(xù)均勻地通過立式高溫?zé)Y(jié)爐的高溫區(qū)和冷卻區(qū)，且于高溫區(qū)中完成液相燒結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳化鎢-鈷或碳化鎢-鈷-鉻熱噴涂粉末的制備方法，將碳化鎢粉和鈷粉或者碳化鎢粉、鈷粉和鉻粉按照一定比例混合，配制料漿，噴霧造粒，造粒粉末經(jīng)篩分和脫脂處理后，于立式高溫?zé)Y(jié)爐中快速燒結(jié)，粉末以自由落體的運動方式連續(xù)均勻地通過加熱區(qū)和冷卻區(qū)，且于加熱區(qū)中完成燒結(jié)，保護氣氛氮氣，燒結(jié)溫度1000~1700℃，燒結(jié)時間0.1~5s，最后對燒結(jié)粉末按要求分級篩分。本發(fā)明解決了碳化鎢基復(fù)合球形熱噴涂粉末在采用傳統(tǒng)方法制備時存在生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)效率低和耗能大等難題；采用本發(fā)明，工藝流程簡單，可連續(xù)生產(chǎn)，節(jié)能環(huán)保，所得粉末成分均勻、球形度高及流動性好，可廣泛應(yīng)用于航空航天、機械制造和石油化工等領(lǐng)域。
文檔編號C22C29/08GK102876907SQ20121037022
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者姚萍屏, 貢太敏, 何俊 申請人:中南大學(xué)