纳米晶WC-Co涂层关键原材料的制备

2016-02-24 13:37:54 作者：本网整理来源：

WC-Co涂层因具有良好的耐磨抗腐蚀性能，被广泛应用于航空航天、石油化工等工业的相关领域。在WC-Co涂层中，硬的WC颗粒是主要的耐磨成分，具有能跟金刚石媲美的硬度，而Co则提供涂层所需的韧性。由于它可以用来修复使用过程中损坏的设备零部件和生产高耐磨抗腐蚀性零部件，因此，WC-Co涂层的使用可以节约大量价格昂贵的材料和加工费用。

广泛应用于航空航天、石油化工等工业的相关领域

WC-Co涂层的制备方法有高速氧燃气火焰喷涂法，爆炸喷涂法，冷喷涂，等离子喷涂等。这些制备方法都需要WC-Co复合粉末。制备高纯化、窄粒度分布、形貌可控、内外表面缺陷少以及低成本的WC-Co复合粉末成为该领域的研究重点。近年来的研究表明，用纳米WC-Co复合粉末所制备的涂层具有明显的优点。纳米WC-Co类涂层，在４５０℃以下磨粒磨损、冲蚀磨损等服役条件下具有其他材料难以比拟的耐磨、耐蚀和抗疲劳的综合性能优势，已在多个领域成功取代电镀硬铬。这是因为纳米复合粉末具有特殊的小尺寸效应、表面效应等，使得粉末颗粒熔点降低，表面性能大幅度增强，喷涂过程中粒子的平铺性得到有效改善，沉积效率提高，同时涂层组织的致密性增强，且具有优良的强韧性配合。纳米WC-Co复合粉是制备纳米晶 WC-Co涂层的关键原材料。因此，纳米WC-Co复合粉末的制备及其粒度控制技术的研发已成为世界钨粉末冶金领域的热点之一。

复合粉末的制备方法主要有液相还原法，氧化－还原法，溶胶－凝胶法，共沉淀法和喷雾转化法等。从目前的研究成果来看，氧化还原法、溶胶－凝胶法及共沉淀法等制备工艺，虽然能生产出较为理想的纳米WC-Co复合粉末，但均存在一些问题，如晶粒度和组元分布不均、工艺流程长、生产效率低、成本高、产品性能易波动等，而喷雾转化法则不仅生产效率高，而且具有粉末产品质量高，其成分、粒度、表面形貌等特征易调整，工艺流程短、成本低、易实现大规模生产等优点，为目前较为先进并且能够实现产业化的纳米WC-Co复合粉末制备工艺。其基本工艺路线是：先将可溶性钨盐、钴盐、添加剂加蒸馏水溶解、搅拌均匀配置成钨钴复合盐溶液，经喷雾干燥快速结晶出化学成分均匀的钨钴复合盐前驱体粉末，然后经预烧除结晶水后在低温流态化床中进行热化学转换，即可得到纳米WC-Co复合粉末。

江西理工大学成功自主研发出一套适用于多种成形剂及溶剂的节能高效喷雾干燥系统。利用该系统，以偏钨酸铵、可溶性钴盐、有机碳源为原料，进行喷雾转化可成功制得粒度小于１００ｎｍ的球形钨钴复合盐前驱体粉末，再经煅烧、低温原位还原碳化，可制备出粒度小于１００ｎｍ、表面缺陷少的球形WC-Co复合粉末，有效解决了传统制备方法存在的工艺流程长、组元分布不均匀、晶粒大小不均匀、生产效率低、生产成本高的缺点。

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