一种碳化钨基复合粉末、涂层及其制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种碳化钨基复合粉末、涂层及其制备工艺；其中，碳化钨基复合粉末，包括含Cr、Ni、Mo、Ti、La2O3的纳米碳化钨粉末；所述碳化钨基复合粉末的粉末粒度为5～45μm。本发明专利技术的碳化钨基复合粉末制备的碳化钨基复合涂层，耐腐蚀能力超过基体0Cr13Ni5Mo，耐磨损能力为基体的60倍以上，耐含沙海水冲刷性能是基体8倍以上，抗海水汽蚀性能是基体的1.6倍以上，在显微硬度、结合强度、抗腐蚀性能和抗海水汽蚀性能方面有了很大的提高，且生产成本低，制备工艺可靠，性能稳定。性能稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化钨基复合粉末、涂层及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及一种碳化钨基复合粉末、涂层及其制备工艺，尤其涉及一种耐磨损、耐海水汽蚀、耐含沙海水冲刷的碳化钨基复合粉末、涂层及其制备工艺。

技术介绍

[0002]船舶桨叶、海洋平台闭排泵、潮汐发电装备转轮等是海洋装备的关键部件，其长期在海洋环境中服役，极易发生海水腐蚀，其工作状态为快速旋转，极易发生气蚀，同时运转部件在硬质介质作用下易发生磨损。海洋装备在运行过程中受到腐蚀、磨损和海水气蚀、含沙海水的冲刷的复合作用，由于腐蚀、磨损、冲刷和海水气蚀是同时存在，也会相互影响，海水腐蚀对磨损、气蚀有加速作用，磨损、冲刷也对腐蚀、汽蚀具有加速作用，同时气蚀也会加剧腐蚀、磨损的作用，因此腐蚀、磨损、海水气蚀、含沙海水冲刷是海洋装备特有的失效形式。
[0003]海水气蚀造成装备整体性能下降，产生噪声，减少设备使用寿命并对设备安全运行带来隐患。由于海水气蚀破坏主要发生在材料的表面，所以采用热喷涂技术在基体材料表面制备抗腐蚀和抗气蚀涂层，是强化材料表面结构提高抗海水气蚀的有效途径之一，例如，公开号为CN110144510A的专利文献公开的碳化钨
‑
碳化铬
‑
镍钼复合涂层。要求涂层具有高的致密度、硬度、强度、良好的耐腐蚀性和韧性。
[0004]超音速喷涂的如NiCr
‑
WC、CoCr
‑
WC等现有的WC基涂层具有高结合强度、高硬度、耐磨性，但韧性较差，在淡水中使用其抗汽蚀性能不高于基体(0Cr13Ni5Mo)；在海水中，由于腐蚀严重，其抗汽蚀性能更差，无法满足海水环境下船舶桨叶、海洋平台闭排泵、潮汐发电装备转轮等是海洋装备使用要求。

技术实现思路

[0005]基于现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的是提供一种碳化钨基复合粉末、涂层及其制备工艺。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种碳化钨基复合粉末，包括含Cr、Ni、Mo、Ti、La2O3的纳米碳化钨粉末；所述碳化钨基复合粉末的粉末粒度为5～45μm。
[0008]作为优选方案，所述纳米碳化钨粉末的粉末粒度为40～90nm，Cr的粉末粒度为1～3μm，Ni的粉末粒度为1～3μm，Mo的粉末粒度为1～3μm，Ti的粉末粒度为1～3μm，La2O3的粉末粒度为50～90nm。
[0009]作为优选方案，所述纳米碳化钨粉末的粉末纯度不低于99.9％，Cr的粉末纯度不低于99.9％，Ni的粉末纯度不低于99.9％，Mo的粉末纯度不低于99.9％，Ti的粉末纯度不低于99.9％，La2O3的粉末纯度不低于99.9％。
[0010]作为优选方案，所述的碳化钨基复合粉末，以重量百分比计，包括以下组分：
[0011]WC70～80％、Cr5～10％、Ni3～10％、Mo3～10％、Ti3～6％、La2O30.2～1.5％。
[0012]作为优选方案，所述碳化钨基复合粉末，将各组分粉末球磨混合15～20小时，再采用水雾化或酒精雾化对配好的料浆进行喷雾干燥造粒，将造粒好的粉末放入氢气保护气氛下的钼丝炉中进行烧结，烧结温度为1000～1250℃，最后将所烧结的粉末进行破碎筛分得到粉末粒度为5～45μm的碳化钨基复合粉末。
[0013]本专利技术还提供一种碳化钨基复合涂层，由如上任一项方案所述的碳化钨基复合粉末喷涂而成。
[0014]作为优选方案，所述涂层的厚度为100～400μm，涂层的孔隙率＜0.5％，涂层的显微硬度＞1100HV
0.2
，涂层与基体的结合强度≥80MPa。
[0015]作为优选方案，所述喷涂工艺为超音速火焰喷涂、爆炸喷涂或大气超音速火焰喷涂。
[0016]本专利技术还提供如上任一方案所述的碳化钨基复合涂层的制备工艺，包括以下步骤：
[0017](1)对Cr、Ni、Mo、Ti、La2O3及纳米碳化钨粉末进行配料，之后通过喷雾干燥法、烧结、破碎筛分制得碳化钨基复合粉末；
[0018](2)将碳化钨基复合粉末平铺进行烘干，保温温度为60～100℃，烘干时间为2～4小时；
[0019](3)对待喷涂基材的表面进行清洗，之后烘干；
[0020](4)对经过步骤(3)处理之后的待喷涂基材的表面进行喷砂处理；
[0021](5)采用喷涂工艺对经过步骤(3)处理之后的待喷涂基材的表面喷涂碳化钨基复合粉末，以制得碳化钨基复合涂层。
[0022]作为优选方案，所述喷砂处理采用空气动力喷砂方法，选用30～50目白刚玉或棕刚玉，喷砂时压缩空气的压力为0.3～0.6MPa，喷砂距离为100～200mm，喷砂角度为60～90
°
。
[0023]本专利技术与现有技术相比，有益效果是：
[0024]本专利技术的碳化钨基复合粉末制备的碳化钨基复合涂层，耐腐蚀能力超过基体(0Cr13Ni5Mo)，耐磨损能力为基体(0Cr13Ni5Mo)的60倍以上，耐含沙海水冲刷性能是基体8倍以上，抗海水汽蚀性能是基体(0Cr13Ni5Mo)的1.6倍以上，在显微硬度、结合强度、抗腐蚀性能和抗海水汽蚀性能方面有了很大的提高，且生产成本低，制备工艺可靠，性能稳定，适合在船舶桨叶、海洋平台闭排泵、潮汐电站、海工闸门等海洋装备上应用，也可以在水力机械过流部件、压缩机螺杆、连铸连轧棍、汽轮机涡轮叶片等领域大规模应用。
具体实施方式
[0025]以下通过具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步解释说明。
[0026]实施例1：
[0027]本实施例的碳化钨基复合涂层的制备工艺，包括：
[0028](1)选用粉末粒度为40
‑
90nm的纳米WC粉末，粒度为1
‑
3μm纯度为99.95％Cr粉末、粒度为1
‑
3μm纯度为99.95％Ni粉末、粒度为1
‑
3μm纯度为99.95％Mo粉末、粒度为1
‑
3μm纯度为99.95％Ti粉末、粒度为50
‑
90nm纯度为99.95％La2O3粉末；
[0029]将上述粉末原料按照以下配比称重：
[0030]WC 74％、Cr 8％、Ni 5％、Mo 6.5％、Ti 6％、La2O
3 0.5％；将各组分粉末球磨混合18小时，再采用水雾化对配好的料浆进行喷雾干燥造粒，将造粒好的粉末放入氢气保护气氛下的钼丝炉中进行烧结，烧结温度为1100℃，最后将所烧结的粉末进行破碎筛分得到粉末粒度为15
‑
45μm的碳化钨基复合粉末。
[0031](2)将碳化钨基复合粉末平铺，放在保温箱内进行烘干，保温温度为75℃，烘干时间为3小时。
[0032](3)用丙酮将0Cr13Ni5Mo不锈钢喷涂基材表面清洗干净，并放于保温箱内45℃烘干，除去其表面油渍污物。
[0033](4)采用空气动力喷砂方法对0C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化钨基复合粉末，其特征在于，包括含Cr、Ni、Mo、Ti、La2O3的纳米碳化钨粉末；所述碳化钨基复合粉末的粉末粒度为5～45μm。2.根据权利要求1所述的碳化钨基复合粉末，其特征在于，所述纳米碳化钨粉末的粉末粒度为40～90nm，Cr的粉末粒度为1～3μm，Ni的粉末粒度为1～3μm，Mo的粉末粒度为1～3μm，Ti的粉末粒度为1～3μm，La2O3的粉末粒度为50～90nm。3.根据权利要求1所述的碳化钨基复合粉末，其特征在于，所述纳米碳化钨粉末的粉末纯度不低于99.9％，Cr的粉末纯度不低于99.9％，Ni的粉末纯度不低于99.9％，Mo的粉末纯度不低于99.9％，Ti的粉末纯度不低于99.9％，La2O3的粉末纯度不低于99.9％。4.根据权利要求1或2或3所述的碳化钨基复合粉末，其特征在于，以重量百分比计，包括以下组分：WC70～80％、Cr5～10％、Ni3～10％、Mo3～10％、Ti3～6％、La2O30.2～1.5％。5.根据权利要求4所述的碳化钨基复合粉末，其特征在于，将各组分粉末球磨混合15～20小时，再采用水雾化或酒精雾化对配好的料浆进行喷雾干燥造粒，将造粒好的粉末放入氢气保护气氛下的钼丝炉中进行烧结，烧结温度为1000～1250℃，最后将所烧结的粉末进行破碎筛分得到粉末粒度为5～45μm的碳化钨基复合粉末。6.一种碳化钨基复合涂层，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小明，伏利，惠希东，方勇，刘伟，张凯，张磊，曹文菁，
申请(专利权)人：水利部杭州机械设计研究所，
类型：发明
国别省市：