一种高抗冲蚀且抗爆裂的纳米碳化物增强碳化钨基复合粉末、涂层及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108893696A(43)申请公布日2018.11.27(21)申请号201810678869.XC23C4/18(2006.01)(22)申请日2018.06.27(71)申请人水利部杭州机械设计研究所地址310012浙江省杭州市西湖区学院路102号(72)发明人陈小明周夏凉赵坚伏利吴燕明刘德有刘伟毛鹏展马红海(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人万尾甜韩介梅(51)Int.Cl.C23C4/06(2016.01)C23C4/129(2016.01)C23C4/134(2016.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种高抗冲蚀且抗爆裂的纳米碳化物增强碳化钨基复合粉末、涂层及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种高抗冲蚀且抗爆裂的纳米碳化物增强碳化钨基复合粉末、涂层及其制备方法，该粉末由如下成分组成：碳化钨(WC)、金属粘结剂、纳米碳化物强化相，所述的纳米碳化物强化相为碳化钽(TaC)、碳化钛(TiC)、碳化锆(ZrC)中的一种或多种。本发明的复合粉末可有效提高金属粘结相的强度和硬度，同时抑制WC在热喷涂过程中的晶粒长大，其涂层抗冲蚀性能相对普通碳化钨基金属陶瓷涂层提高了50～200％，且其韧性也有显著提高，几乎无爆裂发生，同时该涂层还保持了良好的抗高温、抗腐蚀及抗汽蚀性能，此外复合涂层的制备方法工艺可靠，性能稳定，适合水轮机、水泵等抗冲蚀、抗汽蚀领域应用推广，尤其适用于高泥沙水流环境中。CN108893696ACN108893696A权利要求书1/1页1.一种高抗冲蚀且抗爆裂的纳米碳化物增强碳化钨基复合粉末，其特征在于，其成分组成如下：碳化钨(WC)：30～80wt％、金属粘结剂：10～60wt％、纳米碳化物强化相：5～20wt％，所述的纳米碳化物强化相为碳化钽(TaC)、碳化钛(TiC)、碳化锆(ZrC)中的一种、或多种的组合。2.根据权利要求1所述的高抗冲蚀且抗爆裂的纳米碳化物增强碳化钨基复合粉末，其特征在于，所述的金属粘结剂为Co、Cr、Ni中的一种或两种的组合。3.根据权利要求1所述的高抗冲蚀且抗爆裂的纳米碳化物增强碳化钨基复合粉末，其特征在于，所述的碳化钨(WC)的颗粒度为0.5μm～8μm或50nm～200nm。4.根据权利要求1所述的高抗冲蚀且抗爆裂的纳米碳化物增强碳化钨基复合粉末，其特征在于，所述的纳米碳化物强化相颗粒度为20～100nm。5.根据权利要求1所述的高抗冲蚀且抗爆裂的纳米碳化物增强碳化钨基复合粉末，其特征在于，所述的复合粉末的颗粒尺度为10～55μm。6.一种高抗冲蚀且抗爆裂的纳米碳化物增强碳化钨基复合涂层，其特征在于，所述的涂层以权利要求5所述的复合粉末为原料，采用煤油超音速火焰喷涂或大气超音速火焰喷涂或高焓等离子喷涂该原料；或者先由煤油超音速火焰喷涂、大气超音速火焰喷涂或高焓等离子喷涂该原料后，再经高焓等离子成型；获得。7.如权利要求6所述的高抗冲蚀且抗爆裂的纳米碳化物增强碳化钨基复合涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将碳化钨、金属粘结剂、纳米碳化物强化相按质量百分比进行配置，向配置好的配方原料添加酒精和聚乙二醇，在球磨机里进行充分混合20～30小时；2)采用水雾化或酒精雾化对配好的料浆进行喷雾干燥造粒，将造粒好的粉末放入氢气保护气氛下的钼丝炉中进行烧结，烧结温度为1000～1250℃，烧结后进行破碎筛分得到高抗冲蚀且抗爆裂的纳米碳化物增强碳化钨基复合粉末，其颗粒尺度为10～55μm；3)将上述复合粉末，放在保温箱内进行烘干，保温温度为60～100℃，烘干时间为1～2小时；4)将碳钢或合金钢基材表面进行清洗、除锈、烘干，并对其表面喷砂毛化，喷砂后表面粗糙度为6.3～12.0μm；5)以步骤3)中烘干好的复合粉末为原料，采用煤油超音速火焰喷涂或大气超音速火焰喷涂该原料，直接形成高抗冲蚀且抗爆裂的纳米碳化物增强碳化钨基复合涂层；或由煤油超音速火焰喷涂或大气超音速火焰喷涂该原料后，再经高焓等离子重熔成型，获得高抗冲蚀且抗爆裂的纳米碳化物增强碳化钨基复合涂层。2CN108893696A说明书1/4页一种高抗冲蚀且抗爆裂的纳米碳化物增强碳化钨基复合粉末、涂层及其制备方法技术领域[0001]本发明属于材料表面强化技术领域，涉及一种碳化钨基金属陶瓷粉末及涂层，尤其涉及一种高抗冲蚀且抗爆裂的纳米碳化物增强碳化钨基复合粉末、涂层及其制备方法。背景技术[0002]冲蚀磨损、汽蚀、腐蚀是导致水轮机等水力机械失效的主要形式之一，它广泛存在于水轮机、水泵等机械的过流部件中，造成水力机械效率设备运行效率低下，寿命缩短，严重影响机组的稳定性和安全运行，来巨大的资源和经济的浪费。热喷涂碳化钨金属陶瓷