[發(fā)明專利]一種電磁復(fù)合場輔助制備分布可控的WC增強(qiáng)金屬基復(fù)合涂層的方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010640336.X
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111607791B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃海鴻;趙倫武;何巖磊;仉會健;李思念
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B22F1/18;H01F7/20
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 盧敏;孫靜楠

本發(fā)明公開了一種電磁復(fù)合場輔助制備分布可控的WC增強(qiáng)金屬基復(fù)合涂層的方法及裝置，是以金屬基自熔性合金粉末作為涂層基材、以WC顆粒粉末作為涂層增強(qiáng)相，通過電磁復(fù)合場輔助等離子熔覆在待處理工件表面形成WC增強(qiáng)金屬基復(fù)合涂層。本發(fā)明在等離子熔覆的過程中，對工件同時施加磁場和電場，使熔池中的帶電顆粒和帶電流體在磁場和電場的共同作用下，受到向上的洛倫茲力，避免WC顆粒沉底，從而使WC顆粒均勻分布在復(fù)合涂層中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于表面工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電磁復(fù)合場輔助等離子熔覆制備分布可控的WC增強(qiáng)金屬基復(fù)合涂層的方法及裝置。

背景技術(shù)

金屬的失效，包括磨損、腐蝕疲勞與斷裂等，往往都是由金屬表面開始的。WC顆粒增強(qiáng)的金屬基(鐵基、鎳基或鈷基)復(fù)合涂層能夠顯著提高工件表面的硬度，改善工件的耐磨和耐腐蝕性能。它兼有WC的高硬度和金屬的高韌性，且WC顆粒和合金相互浸潤性好，結(jié)合強(qiáng)度高。WC增強(qiáng)的鎳基復(fù)合涂層還具有紅硬性，高溫條件下其硬度下降很少，仍有良好的耐磨性。但是，由于WC密度遠(yuǎn)比金屬基體密度高，等離子熔覆或者激光熔覆的常規(guī)方法制備出的WC顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合涂層存在WC顆粒沉底問題。WC的分布不均勻不僅不能發(fā)揮出WC顆粒彌散強(qiáng)化的效果，還導(dǎo)致復(fù)合涂層易開裂。

關(guān)于WC分布調(diào)控的研究主要從以下兩個方面著手：一方面是通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)來調(diào)控WC顆粒在涂層中的分布。如楊二娟、李勇等研究了WC含量對NiCrBSi-WC復(fù)合涂層的影響(楊二娟,李勇.WC含量對激光熔覆NiCrBSi-WC復(fù)合涂層顯微結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響[J].表面技術(shù),2019,48(9).)，發(fā)現(xiàn)：當(dāng)WC在混合粉末中的體積分?jǐn)?shù)低于60％時，WC顆粒出現(xiàn)沉底；體積分?jǐn)?shù)介于60％～80％之間時，WC顆粒分布均勻；體積分?jǐn)?shù)高于80％時，涂層出現(xiàn)大量氣孔等缺陷。金紹彤、杜曉東等研究了送粉方式對WC顆粒增強(qiáng)鐵基熔覆層的影響，發(fā)現(xiàn)WC通過后送粉方式進(jìn)入熔池后，在涂層中分布更均勻(金紹彤,杜曉東.送粉方式對WC顆粒增強(qiáng)鐵基熔覆層的影響[J].表面技術(shù),2016,45(10).)。A.Ortiz等人研究了激光熔覆NiCrBSi/WC復(fù)合涂層中不同含量的WC的分布，建立了WC的分布模型(A.Ortiz，A.García，etal.WC particles distribution model in the cross-section of laser claddedNiCrBSi+WC coatings,for different wt％WC[J].SurfaceCoatings Technology,2017,324:298–306.)。另一方面是通過附加能場來調(diào)節(jié)WC在復(fù)合涂層中的分布。如李美艷等研究了超聲振動對激光熔覆Ni/WC/La₂O₃復(fù)合涂層組織和性能的影響，發(fā)現(xiàn)合適功率的超聲振動能使WC在復(fù)合涂層中分布更均勻(Meiyan Li，Qi Zhang，Bin Han，et al.Microstructureand property of Ni/WC/La₂O₃coatings by ultrasonic vibration-assisted lasercladding treatment[J].Optics and Lasers in Engineering,2020,125.)。許華等通過電磁攪拌輔助激光熔覆硬質(zhì)合金，使WC在YG8硬質(zhì)合金中均勻分布等(許華，鄭光啟.電磁攪拌輔助激光熔覆硬質(zhì)合金的研究[J].激光技術(shù),2005,29(5).)。