[發明專利]在W18Cr4V鋼表面制備Co-WC復合鍍層的方法

有效

• 申請號: 201210234169.4
• 申請日: 2012-07-07
• 公開（公告）號: CN102719862A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 孫萬昌;丁晉
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: C25D3/12
• 分類號: C25D3/12;C25D15/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于涂鍍層表面制備技術領域，具體涉及一種在W18Cr4V鋼表面制備Co-WC復合鍍層的方法。

背景技術

煤礦生產中的機械設備，在生產過程中常因零部件的摩擦、磨損及腐蝕失效而引發故障或事故，其中采煤機截齒是最常見的磨損失效件。采煤機截齒的磨損、腐蝕等失效現象極其嚴重，由此而引發的設備故障、停工停產，造成的經濟損失不可估量。因此，研究、解決采煤機截齒的耐磨及耐腐蝕性能對煤礦高產、高效和安全生產具有十分重要的意義，也是一項迫切的任務。

多年來，采煤機截齒齒尖材料一直使用Co-WC硬質合金，Co-WC硬質合金具有很高的強度、耐磨性和抗沖擊韌性，也可用于潛孔鉆、牙輪鉆、盾構刀具等采掘工具。

采煤機截齒齒尖與齒體之間常采用釬焊工藝連接，由于硬質合金和齒體在焊接過程中均不熔化，僅是靠熔化釬料的毛細管作用潤濕二者表面，使液相與固相之間相互擴散而連接在一起，結合強度較低，所以在截割各種煤層和夾矸時，經常脫落、破碎。另一方面，傳統的WC基硬質合金刀具材料的主要原料為鎢、鈷，屬于稀缺戰略資源。為此，近年來，國內外許多研究單位，采用熱噴涂技術在普通合金表面制備耐磨耐蝕Co-WC復合涂層，以取代傳統的Co-WC硬質合金，應用于采煤機截齒等零部件（也可修復已磨損、腐蝕失效件），不僅簡化了Co-WC硬質合金粉末冶金的制備以及釬焊連接繁瑣的復雜工藝，克服了傳統工藝能耗高、設備昂貴、制備條件苛刻等缺點，并且顯著地降低了成本。

目前，Co-WC復合鍍層的制備工藝主要集中于超音速火焰噴涂（HVOF）與等離子噴涂等熱噴涂工藝工藝，該工藝涂層和基體選擇范圍廣，涂層厚度變化范圍大，沉積速率高以及容易形成復合涂層等。但熱噴涂工藝對設備要求高，工作環境較差；另一方面，該工藝會使WC微粒由于過熱而被分解和氧化，造成WC的脫碳，而且還會生成含Co的亞穩定碳化物，且這些產物非常脆，在接觸載荷的反復作用下很容易開裂、剝落，從而會降低Co-WC復合鍍層的耐磨性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種采用復合電沉積法在W18Cr4V鋼表面制備Co-WC復合鍍層的方法。采用該方法制備的Co-WC復合鍍層表面光滑致密，WC微粒均勻分布于基質鍍層內，鍍層與基板結合力強，具有優異的耐摩擦磨損性能。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種在W18Cr4V鋼表面制備Co-WC復合鍍層的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、對W18Cr4V鋼基板表面進行預處理，去除W18Cr4V鋼基板表面缺陷；

步驟二、配制電鍍液，然后向電鍍液中加入WC微粒；所述電鍍液由以下成分組成：硫酸鈷200g/L～300g/L，氯化鈉30g/L～50g/L，硼酸30g/L～60g/L，余量為水；所述WC微粒的加入量為每升電鍍液中加入5g～25g?WC微粒；

步驟三、將兩塊相同的鈷板和步驟一中經預處理的W18Cr4V鋼基板置于步驟二中加入WC微粒后的電鍍液中，以經預處理的W18Cr4V鋼基板作為陰極，以兩塊鈷板作為陽極，在攪拌條件下進行氧化還原反應，使W18Cr4V鋼基板表面電沉積一層均勻的Co-WC復合鍍層；所述氧化還原反應過程中控制電鍍液的溫度為50℃～60℃，直流電流密度為6A/dm²～10A/dm²；所述氧化還原反應的時間為1h～2h；所述W18Cr4V鋼基板放置在兩塊鈷板中間位置。

上述的在W18Cr4V鋼表面制備Co-WC復合鍍層的方法，步驟一中所述預處理的方法為：依次用80#、100#、600#和1000#砂紙對W18Cr4V鋼基板表面進行打磨；將經打磨后的W18Cr4V鋼基板放入堿性除油劑中超聲振蕩10min～30min，超聲振蕩過程中控制溫度為70℃～90℃，頻率為30Hz～50Hz，功率為80W～120W；將經超聲處理后的W18Cr4V鋼基板用蒸餾水沖洗干凈后放入質量百分比濃度為25%～35%的鹽酸中酸洗活化10s～20s，然后用蒸餾水沖凈，烘干備用。

上述的在W18Cr4V鋼表面制備Co-WC復合鍍層的方法，所述堿性除油劑由以下成分組成：氫氧化鈉10g/L～25g/L，磷酸三鈉25g/L～45g/L，碳酸鈉15g/L～30g/L，硅酸鈉1.5g/L～4g/L，余量為水。

上述的在W18Cr4V鋼表面制備Co-WC復合鍍層的方法，步驟二中所述電鍍液的pH值為3.0～5.0。