[发明专利]一种制备热喷涂用WC-Co粉末的方法

说明书

技术领域

本发明涉及热喷涂材料技术领域，尤其涉及一种制备热喷涂用WC-Co粉末的方法。

背景技术

WC-Co基金属陶瓷是碳化物基金属陶瓷中研究最多、应用最广的金属陶瓷，其中WC-Co金属陶瓷的热喷涂涂层，由于其良好的硬度和韧性，广泛地应用于航空航天、汽车、冶金、机械等领域。利用超音速火焰喷涂(HVOF)技术制备WC-Co粉末系涂层是研究的热点，可替代能耗高、污染严重的电镀硬铬技术，以解决航天器的耐磨性能及修复磨损部件。

现有技术中，WC-Co粉末系金属热喷涂用WC-Co粉末的制备方法包括熔化法、烧结-破碎法、等离子体球化法和团聚烧结(喷雾造粒)-破碎法等，但是熔化法、烧结破碎法生产的喷涂粉末颗粒形貌不规则，球形度较差，流动性能差，粉末沉积率较低，涂层与基体结合强度较差，使用过程中涂层易出现裂纹甚至剥落现象而失效，同时生产过程中给周围环境带来粉尘和噪音污染。对于等离子体球化法，由于整个球化过程是在高温和保护气氛环境中进行的，对设备要求高，生产成本高昂。对于传统团聚烧结-破碎法，虽然也能获得性能优良的热喷涂粉末，但粉末在高温烧结过程中保温时间较长，耗能大，且烧结后的粉末粘结呈块状，需进行破碎、分级，延长了生产周期，使得生产成本升高。

目前发展了一种喷雾造粒法，其是目前工业化生产WC-Co粉末系金属热喷涂方法之一。如申请号为CN201110336004.3、CN201210061980.7、CN201110321680.3和CN201210370225.7均是采用喷雾造粒法进行WC-Co热喷涂粉末的制备，原理基本相同，都能够制备出性能优异热喷涂碳化钨钴复合粉。但是，这些方法存在制备过程中需要添加成型剂，增加后续脱蜡工艺、破碎和筛分，同时脱蜡过程对环境产生污染等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备热喷涂用热喷涂用WC-Co粉末的方法，本发明提供的方法避免脱蜡、破碎和筛分，缩短了工艺流程、Co相均匀包覆WC晶粒。

本发明提供了一种制备热喷涂用WC-Co粉末的方法，包括以下步骤：

将碳化钨、水溶性钴盐、碳源和水混合，得到混合料浆；

将所述混合料浆球磨后进行喷雾造粒，得到钴盐包覆WC前驱体粉末；

将所述钴盐包覆WC前驱体粉末进行还原碳化，得到WC-Co粉末。

优选的，所述水溶性钴盐为硝酸钴、醋酸钴、氯化钴和硫酸钴中一种或几种。

优选的，所述碳化钨、水溶性钴盐和碳源的质量比为a:b:c，50≤a≤70，28≤b≤49，0＜c≤2。

优选的，所述碳化钨的粒度为0.1μm～8.0μm。

优选的，所述碳源包括炭黑、灯黑、碳纳米管和有机碳中的一种或几种。

优选的，所述混合料浆中钴的质量含量为3wt％～20wt％。

优选的，所述还原碳化在还原气体的气氛中进行；

所述还原气体包括氢气和甲烷。

优选的，所述氢气和甲烷的体积比为(90～99):(1～10)。

优选的，所述还原碳化的温度为950℃～1350℃。

优选的，所述还原碳化的时间为5min～60min。

本发明提供了一种制备热喷涂用WC-Co粉末的方法，包括以下步骤：将碳化钨、水溶性钴盐、碳源和水混合，得到混合料浆；将所述混合料浆球磨混匀后进行喷雾造粒，得到钴盐包覆WC前驱体粉末；将所述钴盐包覆WC前驱体粉末进行还原碳化，得到WC-Co粉末。本发明提供的方法以水溶性钴盐作为钴源，采用液相法制备得到钴盐包覆WC前驱体粉末，使得钴以溶液离子形式包覆在WC的表面，再将所述钴盐包覆WC前驱体粉末还原碳化，得到WC-Co粉末。本发明采用水溶性钴盐和有机碳代替成型剂，避免脱蜡，且无需对得到的产品进行破碎和筛分，缩短工艺流程。

而且，本发明提供的方法避免直接添加钴金属使混合不均匀造成的成分偏析。同时本发明制备得到的WC-Co粉末中游离碳含量高，使其在基体材料表面热喷涂过程中，在高温下不产生脱碳相；同时本发明在低温下就可还原碳化成球形WC-Co粉末，可用作热喷涂粉，粒度均匀；能耗低，设备投资小；成分可控，粉末成分均匀、成分中未出现W₂C、η-Co₃W₃C、η-Co₆W₆C、金属钨等；球形度高及流动性好，喷涂基体表面不发生脱碳相及相的分解。

附图说明

图1为本发明实施例提供的制备WC-Co粉末的流程示意图；