一种耐磨耐腐蚀WC-10Co4Cr闪钨涂层的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐磨耐腐蚀WC

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨耐腐蚀WC
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10Co4Cr闪钨涂层的制备方法


[0001]本专利技术涉及耐磨耐腐涂层领域，具体涉及一种耐磨耐腐蚀WC
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10Co4Cr闪钨涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]电镀硬铬作为一种传统的表面电镀技术，应用历史已超过60年。电镀硬铬层硬度较高，有一定的耐磨性和耐蚀性，工艺比较简单，成本较低。因此，电镀硬铬作为耐磨耐蚀镀层的应用非常广泛。但是，电镀过程中产生的六价铬污染已经成为了国际上认的致命环境问题，并且处理电镀硬铬的三废排放成本也越来越高。此外，电镀硬铬还存在其他问题，如内部微裂纹及“氢脆”、沉积工艺速度慢，成本很高等问题，并且硬铬层耐磨性和耐蚀性也无法满足越来越高的使用要求，防护寿命逐渐缩短。
[0003]针对当前电镀硬铬的污染和性能不足的问题，急需开发一种低成本、高性能、绿色无污染的表面涂层材料和工艺替代电镀硬铬涂。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述电镀硬铬存在的局限，提供一种超音速火焰喷涂技术制备耐磨耐腐蚀WC
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10Co4Cr闪钨涂层，获得成本低、效率高、结构致密、成分均匀的闪钨涂层，同时具有更优异的耐腐蚀性和耐磨性和超长的使用寿命。
[0005]目前申请人认为，最可能取代电镀硬铬的材料是WC
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10Co4Cr复合材料，其中WC作为硬质相可以起到优异耐磨的效果，金属CoCr作为粘结相提供耐腐蚀性和与基体良好的结合能力。申请人认为采用超音速火焰空气燃料喷涂(即High Velocity Air
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Fuel Spraying，简称HVAF)技术是替代电镀硬铬的最优选制备工艺之一。基于此，完成本专利技术。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0007]本专利技术的目的是通过一种耐磨耐腐蚀WC
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10Co4Cr闪钨涂层的制备方法，采用以下步骤：
[0008](1)将金属基体依次进行除锈、去油和热喷砂处理；
[0009](2)通过超音速火焰空气燃料喷涂在金属基体上沉积闪钨涂层；
[0010](3)通过打磨和抛光对涂层表面进行处理，获得一定的表面粗糙度和厚度；
[0011]优选地，步骤(1)中的热喷砂处理时，喷砂颗粒主要成分为Al2O3，颗粒粒径为180～260目，送砂速率为10
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12r/min，丙烷压力为85
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90PSI，空气压力为87
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95PSI，氢气压力15
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20PSI，氮气压力20
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25PSI。喷涂距离200mm
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250mm，喷枪移动速率为500
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800mm/s。
[0012]优选地，步骤(2)中所述的闪钨涂层成分为WC
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10Co4Cr，颗粒直径为15
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40μm，如图1所示。
[0013]优选地，步骤(2)中通过超音速火焰空气燃料喷涂技术喷涂粉末，将融化的粉末按扫描路径沉积到基体表面，具体参数为：送粉速率为2～5r/min，丙烷压力为85～90PSI，空气压力为85～90PSI，氢气压力15～20PSI，氮气压力20
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25PSI，喷涂距离180～250mm，喷枪
移动速率为1000～1500mm/s。
[0014]优选地，步骤(3)中的打磨和抛光，涂层表面先依次经过160目，240目，600目，1200目，2000目进行打磨，最后用0.5
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2μm的用金刚石抛光液进行抛光。处理后的涂层的厚度为50～100μm，表面粗糙度Ra为0.01～0.05μm。
[0015]进一步地，步骤(1)中采用除锈剂金属基体进行除锈过程。
[0016]进一步地，步骤(1)中依次采用丙酮、酒精进行去油处理。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0018]本专利技术采用超音速火焰空气燃料喷涂技术火焰温度低，能有效地减少金属在沉积过程中的氧化；其次由于喷涂速度快，粉末撞击在基体上，因此提高了界面结合强度，可以避免孔洞和裂纹的产生，达到涂层致密化的作用。相比于电镀硬铬，超音速火焰空气燃料喷涂制备的涂层具有成本低、操作简单、高效、涂层致密、氧化率低、成分均匀、结构致密的优点。由于空隙、裂纹和孔洞的减少，还可以一定程度上增加涂层耐腐蚀性，并提高耐磨性能。
附图说明
[0019]图1为WC10Co4Cr粉末形貌；
[0020]图2为WC10Co4Cr涂层截面形貌和组织结构；
[0021]图3(a)为抛光前的涂层表面，(b)为抛光后涂层表面；
[0022]图4为实施例1、2涂层磨损率结果。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本技术方案中如未明确说明的制备手段、材料、结构或组成配比等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。
[0024]实施例1
[0025](1)首先对金属基体通过除锈剂进行除锈处理，之后依次用丙酮、酒精进行去油处理，然后用颗粒粒径为180目的Al2O3，对基体进行喷砂处理，获得均匀的表面粗糙度。送砂速率为10r/min，丙烷压力为85PSI，空气压力为90PSI，氢气压力15PSI，氮气压力25PSI。喷涂距离180mm，喷枪移动速率为500mm/s；
[0026](2)通过超音速空气火焰喷涂技术在金属基体上沉积WC
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10Co4Cr涂层。喷涂参数其横向截面图如图1所示。送粉速率为2r/min，丙烷压力为87PSI，空气压力为89PSI，氢气压力15PSI，氮气压力24PSI。喷涂距离200mm，喷枪移动速率为1000mm/s。通过上述方法制备的涂层如图2所示。
[0027](3)对制备出的WC
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10Co4C涂层表面先进行打磨，之后抛光处理。打磨涂层表面时，依次选择用160目，240目，600目，1200目，2000目进行打磨，直至每次打磨能够完全去除上一到工序的划痕；最后用0.5μm的金刚石抛光液进行抛光，获得表面粗糙度为0.05以下的表面，抛光后的表面如图3所示。
[0028]实施例2
[0029](1)首先对金属基体通过除锈剂进行除锈处理，之后依次用丙酮、酒精进行去油处理，然后用颗粒粒径为180目的Al2O3，对基体进行喷砂处理，获得均匀的表面粗糙度。送砂速率为10r/min，丙烷压力为85PSI，空气压力为89PSI，氢气压力15PSI，氮气压力25PSI。喷涂
距离180mm，喷枪移动速率为500mm/s；
[0030](2)通过超音速空气火焰喷涂技术在金属基体上沉积WC
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10Co4Cr涂层。喷涂参数其横向截面图如图1所示。送粉速率为2r/min，丙烷压力为87PSI，空气压力为91PSI，氢气压力20PSI，氮气压力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨耐腐蚀WC
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10Co4Cr闪钨涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将金属基体依次进行除锈、去油和热喷砂处理；(2)通过超音速火焰空气燃料喷涂在金属基体上沉积闪钨涂层；(3)通过打磨和抛光对涂层表面进行处理，获得目标表面粗糙度和厚度。2.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐蚀WC
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10Co4Cr闪钨涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的热喷砂处理时，喷砂颗粒包括Al2O3，颗粒粒径为180～260目。3.根据权利要求2所述的一种耐磨耐腐蚀WC
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10Co4Cr闪钨涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中送砂速率为10
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12r/min，丙烷压力为85
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90PSI，空气压力为87
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95PSI，氢气压力15
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20PSI，氮气压力20
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25PSI，喷涂距离200mm
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250mm，喷枪移动速率为500
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800mm/s。4.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐蚀WC
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10Co4Cr闪钨涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的闪钨涂层成分为WC
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10Co4Cr，颗粒直径为15
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40μm。5.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐蚀WC
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘轩溱，赵晓峰，李玲，倪娜，
申请(专利权)人：上海交通大学内蒙古研究院，
类型：发明
国别省市：