[发明专利]一种液压传动构件表面防护涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料磨损、腐蚀与防护技术领域，具体是为液压传动构件提供了一种耐磨、耐腐蚀的硬质合金防护涂层的制备方法。

背景技术

大量工程机械使用液压传动系统，其中的液压传动构件（如柱塞、活塞、连杆等）表面经受反复的摩擦磨损、腐蚀作用极易导致早期失效报废，影响工程作业。为增强表面防护，通常在传动构件表面进行电镀硬铬处理，提高其使用寿命。然而，电镀硬铬工艺中六价铬离子排放会带来严重的环境污染和职业健康等问题，欧美等国家已于2010年明确规定禁止使用含高价铬的电镀工艺。在我国一些大型城市目前也已经严禁电镀硬铬生产，但在中小城市和地区还在较大范围内使用电镀硬铬工艺。

WC基硬质合金涂层是国内外公认的替代电镀硬铬的最佳选择。然而，目前工业化规模应用的绝大多数是初始为微米尺度的粗粉WC基涂层，虽然可满足硬度和耐磨性的要求，但涂层表面质量明显低于电镀硬铬表面光洁度。与初始为常规粗粉的涂层相比，由于纳米粉末具有小尺寸效应、表面效应等，使粉末颗粒熔点降低，表面性能大幅度增强，喷涂过程中粒子的平铺性和沉积效率提高，涂层组织的致密性增强。因此，纳米粉末制备的WC基涂层可具有显著提高的表面质量、结构致密性和层间结合强度，既具有比微米涂层更高的硬度、耐磨耐蚀性和强韧性，又具有和电镀硬铬相媲美的表面光洁度。由于优异的综合性能，纳米粉末制备的WC基涂层可完全胜任高表面质量需求的液压传动构件表面防护，可望全面取代有环境污染问题的电镀硬铬工艺，并具有更高的综合力学性能。

目前制约纳米粉末用于WC基涂层工业规模化制备的关键因素是绝大多数制粉方法难以满足热喷涂工艺对纳米粉末性能和批量的要求，因此，国内外至今尚无纳米粉末用于制备液压传动构件表面防护WC基涂层的报道。本研究组原创性建立了一种制备超细（亚微米尺度以下）WC-Co复合粉末的技术，已授权国家发明专利（专利号：ZL200610165554.2）。该技术可实现规模化制备高质量的亚微米和纳米尺度的WC-Co复合粉末。本发明即为解决目前液压传动构件制造过程中存在电镀工艺带来环境污染和粗粉涂层表面质量较差等问题，提供了一种兼具高表面质量和高力学性能的液压传动构件表面防护WC基涂层的制备方法。

发明内容

本发明首先应用已有专利技术（授权专利号：ZL200610165554.2）批量制备出纳米（平均粒径小于200nm）WC-Co复合粉，再利用已有专利技术（授权专利号：ZL201010219344.3）进行纳米WC-Co复合粉末的团聚造粒，获得具有合适粒度分布的热喷涂喂料粉末，然后利用超音速火焰喷涂技术在经过预处理的液压传动构件表面进行硬质合金涂层的制备，最后对工件表面进行磨抛处理，获得兼具高表面质量和高力学性能的液压传动构件表面防护涂层。

本发明提供的一种液压传动构件表面防护涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）以平均粒径小于200nm的WC-Co复合粉为原料，通过团聚造粒和气流分级处理，得到粒度分布在5～25μm、流动性在20～25s/50g的热喷涂喂料；

（2）对液压传动构件（即为待喷涂的工件）表面进行除油、除锈、喷砂粗化和预热处理，预热火焰为还原性火焰，工件表面温度控制在150～200℃；

（3）利用空气作为助燃气的超音速火焰喷枪喷涂步骤（1）得到的热喷涂喂料，在步骤（2）预热后的工件表面沉积0.165～0.180mm厚的涂层，超音速火焰喷枪的枪管长度为160～170mm，喷涂焰流温度为1800～2000℃，工件旋转线速度为0.3～0.5m/s，根据工件直径和旋转线速度来确定热喷涂时喷枪的水平移动速度，计算公式如下：当工件直径为D，工件旋转线速度为V时，控制喷枪水平移动速度为V₀=1600V/D，其中V单位为m/s，D单位为mm，V₀单位为mm/s；

（说明：公式V₀=1600V/D只是关于数值的计算，计算过程中1600是相当于转换系数，有单位的，其使得V₀通过V₀=1600V/D计算后的数值表示的是mm/s的单位数值，这里公式为简化后的只是进行数值运算的公式）。