[发明专利]一种双焊枪分步进行熔覆、熔注制备WC颗粒增强金属基复合涂层的方法

说明书

本发明公开了一种双焊枪分步进行熔覆、熔注制备WC颗粒增强金属基复合涂层的方法，其是：首先以金属基自熔性合金粉末作为涂层基材，通过熔覆工艺在待处理工件表面形成金属基涂层；随即再以WC颗粒粉末作为涂层增强相，通过熔注工艺在刚制备出的金属基涂层上熔注WC，从而获得WC颗粒增强金属基复合涂层。利用本发明方法制备出的复合涂层与基体冶金结合、组织紧密，WC烧损熔解少、在涂层中形貌完整，且WC在涂层中分布均匀、不沉底，涂层无裂纹和气泡，具有高硬度和良好的耐磨性、耐腐蚀性。

技术领域

本发明属于表面工程技术领域，具体涉及一种双焊枪分步进行熔覆、熔注制备WC颗粒增强金属基复合涂层的方法。

背景技术

WC颗粒增强的金属基(铁基、镍基或钴基)复合涂层既具有WC高硬度的特点，又具有金属高韧性的特点，复合涂层中WC颗粒和合金相互浸润性好、结合强度高，而且还具有红硬性，高温条件下其硬度下降很少，仍有良好的耐磨性。

现有制备WC颗粒增强的金属基复合涂层的方法主要有以下几种：

第一种：高能束(等离子/激光)直接熔覆金属基WC混合粉末制备复合涂层。由于粉末直接受到等离子弧柱/激光束的直射，WC颗粒烧伤分解严重，制备出的复合涂层韧性下降、气孔多。且涂层中WC颗粒因密度大沉底，其分布不均匀难以起到弥散强化的作用，降低了涂层的性能。

第二种：利用高能束熔覆金属粉末同时注入WC颗粒的方式制备复合涂层，即单个喷枪在制备熔覆层的同时，以后送粉方式将WC颗粒注入熔池中，从而制备出WC颗粒增强金属基复合涂层。这种方法虽然可以降低WC颗粒的烧伤、分解，但WC沉底仍不可避免。且由于涂层中的WC颗粒保留的较多，积聚在涂层与基体结合面附近的WC颗粒也更多，使涂层裂纹增多。同时这种方法的工艺窗口狭窄，熔覆制备基体涂层和后送粉注入WC颗粒两者的工艺参数并不相同，难以稳定制备复合涂层。

第三种：利用高能束熔注的方法制备复合涂层，即利用高能束在熔化金属基体表面形成熔池，同时将WC颗粒直接注射到熔池中，在金属表面形成复合涂层。这种技术直接在以零件材料为基体的表面形成熔注层，在与接触物体发生摩擦磨损时，初始阶段主要发生在基体上，以黏着磨损为主；当基体材料优先磨损从而使WC颗粒凸出后，此时摩擦磨损主要发生在WC颗粒上，以两体磨粒磨损为主；随着磨损时间的延长，由于WC颗粒与基材物理性能差异较大，WC颗粒易从基体上脱落，夹杂在熔注层与接触物体间，形成三体磨粒磨损，使熔注层失效加快。

因此，能够降低WC的烧损熔解、调节WC在涂层中的分布均匀性、消除涂层中的裂纹和气孔的WC颗粒增强金属基复合涂层制备工艺，仍待深入研究。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双焊枪分步进行熔覆、熔注制备WC颗粒增强金属基复合涂层的方法，所要解决的技术问题在于：通过控制两个焊枪的工艺参数，制备出WC颗粒增强金属基复合涂层，达到降低WC的烧损熔解、调节WC在涂层中的分布均匀性、消除涂层中的裂纹和气孔等目的。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双焊枪分步进行熔覆、熔注制备WC颗粒增强金属基复合涂层的方法，其特点在于：首先以金属基自熔性合金粉末作为涂层基材，通过熔覆工艺在待处理工件表面形成金属基涂层；随即再以WC颗粒粉末作为涂层增强相，通过熔注工艺在刚制备出的金属基涂层上熔注WC，从而获得WC颗粒增强金属基复合涂层。

进一步地，所述熔覆和所述熔注是通过两个独立工作的焊枪分别进行。双焊枪分步进行高能束熔覆与熔注，一个焊枪在基材表面熔覆制备金属基涂层，随即另一个焊枪在刚制备出的金属基涂层上进行熔注WC，最终得到WC颗粒增强的金属基复合涂层。而若采用单个焊枪同时进行熔覆、熔注，其工艺参数主要适用于熔覆，并不适合熔注，不利于工艺参数的调整，最终影响涂层的性能。