[发明专利]一种碳化钨包覆的耐磨材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种高耐磨性能的材料及其制备方法。

背景技术

碳化钨是一种由钨和碳组成的化合物，硬度与金刚石相近，碳化钨的化学性质稳定。碳化钨粉应用于硬质合金生产材料。

因为碳化钨具有硬度好、性质稳定的特点，现在其应用范围也不断扩大，从硬质合金拓展到多个领域，作为耐磨材料和耐腐材料。

申请号为200810064860.6的专利文献“碳化钨/钴系涂层材料”，公开了一种碳化钨在涂层涂料领域的应用方式，碳化钨/钴系涂层材料由碳化钨/钴系粉末和稀土元素或纳米稀土氧化物制成。具有良好的耐磨性能和耐腐蚀性能。

申请号为201010135673.X的专利文献“碳化硅/碳化钨复合材料及其制备方法”，公开了一种含碳化钨的复合材料及其制备方法，其制备方法是：在采用Acheson法冶炼碳化硅的工业生产过程中，引入钨源；通过调节C源、Si源和W源的比例，不改变Acheson法冶炼碳化硅的其他工艺条件，制备出碳化硅/碳化钨复合材料，其中W源：C源：Si源的质量比为1：0.58～2.02：0.79～2.05；冶炼温度1800℃～2400℃；冶炼时间8～24h。该复合材料Acheson法在冶炼碳化硅的工艺中加入钨源，制成碳化钨和碳化硅的符合材料，制备的材料具有硬度高、耐磨、耐蚀性能。

申请号为200910248543.4的专利文献“一种高密度碳化钨耐磨涂层的制备方法”，公开了一种含有碳化钨的耐磨涂层的制备方法，按以下步骤进行：(1)将碳化钨涂层粉末平铺烘干，平铺厚度10～30mm，烘干温度为90～110℃，烘干时间至少2h；(1)将铁基或镍基锻造合金表面用有机溶剂清洗干净，然后采用吹砂方法去除氧化皮等杂质；(3)将铁基或镍基锻造合金固定，采用超音速火焰喷涂设备，将上述碳化钨涂层粉末喷涂到铁基或镍基锻造合金表面，获得耐磨涂层。该涂层利用超音速火焰喷涂碳化钨涂层粉末至合金表面，制得耐磨涂层，是利用碳化钨硬度和耐磨性能，在合金表面形成一层膜来保护合金，因工艺容易造成喷涂不均等问题，碳化钨涂层的耐磨性能并不稳定，不能长效保护合金。

发明内容

本发明解决的技术问题：针对现有技术的缺陷，克服现有技术的不足，本发明提供一种碳化钨包覆的耐磨材料及其制备方法。

本发明的技术方案：一种碳化钨包覆的耐磨材料：

耐磨材料包括基体和包覆层；

基体的主要成分为铌、钼、镍、氧化钛、氧化铬和碳化硅；其中，各个组分的质量百分比为，铌2-5wt％、钼3-8wt％、镍3-9wt％、氧化钛14-25wt％、氧化铬10-20wt％，余量为碳化硅；

包覆层为碳化钨纳米薄膜层，其厚度为50-200nm。

作为优选，碳化硅为α-SiC。

作为优选，碳化钨纳米薄膜层的厚度为100-200nm。

一种碳化钨包覆的耐磨材料的制备方法，制备步骤如下：

(1)按照质量百分比称取超细铌份、钼粉、镍粉、纳米氧化钛、纳米氧化铬和碳化硅；

(2)将基体各个组分混合均匀后，将混合粉料放入高温炉中煅烧，温度500-900℃，时间1-3h；

(3)煅烧之后，待冷却至室温，取出，放入球磨机进行研磨，研磨至粉体的平均粒径为0.1-10um，而后取出烘干；

(4)将粉料放入化学气相沉积反应室，抽真空至10-100Pa，预热至500-700℃，以氟化钨和甲烷为前驱体，通入氩气，反应室旋转速率为30-60r/min，反应时间15-60min，反应结束后，待冷却至室温，取出；

(5)将包覆后的粉体混合均匀后放入模具进行高温煅烧，温度1250-1500℃，时间1-3h，待冷却至室温，取出，即得到碳化钨包覆的耐磨材料。

作为优选，甲烷和氟化钨的气体流量比为15-25:1。

作为优选，甲烷和氟化钨的气体流量比为20:1。

作为优选，步骤(4)化学气相沉积反应中通入的氩气的气体流量为10-50sccm。

作为优选，步骤(5)中高温煅烧的压力为4-9GPa。