[發明專利]一種雙焊槍分步進行熔覆、熔注制備WC顆粒增強金屬基復合涂層的方法

在審

• 申請號: 202010640338.9
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111733414A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 黃海鴻;何巖磊;趙倫武;李思念
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C29/08;C23C4/06;C23C4/134
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 盧敏

本發明公開了一種雙焊槍分步進行熔覆、熔注制備WC顆粒增強金屬基復合涂層的方法，其是：首先以金屬基自熔性合金粉末作為涂層基材，通過熔覆工藝在待處理工件表面形成金屬基涂層；隨即再以WC顆粒粉末作為涂層增強相，通過熔注工藝在剛制備出的金屬基涂層上熔注WC，從而獲得WC顆粒增強金屬基復合涂層。利用本發明方法制備出的復合涂層與基體冶金結合、組織緊密，WC燒損熔解少、在涂層中形貌完整，且WC在涂層中分布均勻、不沉底，涂層無裂紋和氣泡，具有高硬度和良好的耐磨性、耐腐蝕性。

技術領域

本發明屬于表面工程技術領域，具體涉及一種雙焊槍分步進行熔覆、熔注制備WC顆粒增強金屬基復合涂層的方法。

背景技術

WC顆粒增強的金屬基(鐵基、鎳基或鈷基)復合涂層既具有WC高硬度的特點，又具有金屬高韌性的特點，復合涂層中WC顆粒和合金相互浸潤性好、結合強度高，而且還具有紅硬性，高溫條件下其硬度下降很少，仍有良好的耐磨性。

現有制備WC顆粒增強的金屬基復合涂層的方法主要有以下幾種：

第一種：高能束(等離子/激光)直接熔覆金屬基WC混合粉末制備復合涂層。由于粉末直接受到等離子弧柱/激光束的直射，WC顆粒燒傷分解嚴重，制備出的復合涂層韌性下降、氣孔多。且涂層中WC顆粒因密度大沉底，其分布不均勻難以起到彌散強化的作用，降低了涂層的性能。

第二種：利用高能束熔覆金屬粉末同時注入WC顆粒的方式制備復合涂層，即單個噴槍在制備熔覆層的同時，以后送粉方式將WC顆粒注入熔池中，從而制備出WC顆粒增強金屬基復合涂層。這種方法雖然可以降低WC顆粒的燒傷、分解，但WC沉底仍不可避免。且由于涂層中的WC顆粒保留的較多，積聚在涂層與基體結合面附近的WC顆粒也更多，使涂層裂紋增多。同時這種方法的工藝窗口狹窄，熔覆制備基體涂層和后送粉注入WC顆粒兩者的工藝參數并不相同，難以穩定制備復合涂層。

第三種：利用高能束熔注的方法制備復合涂層，即利用高能束在熔化金屬基體表面形成熔池，同時將WC顆粒直接注射到熔池中，在金屬表面形成復合涂層。這種技術直接在以零件材料為基體的表面形成熔注層，在與接觸物體發生摩擦磨損時，初始階段主要發生在基體上，以黏著磨損為主；當基體材料優先磨損從而使WC顆粒凸出后，此時摩擦磨損主要發生在WC顆粒上，以兩體磨粒磨損為主；隨著磨損時間的延長，由于WC顆粒與基材物理性能差異較大，WC顆粒易從基體上脫落，夾雜在熔注層與接觸物體間，形成三體磨粒磨損，使熔注層失效加快。

因此，能夠降低WC的燒損熔解、調節WC在涂層中的分布均勻性、消除涂層中的裂紋和氣孔的WC顆粒增強金屬基復合涂層制備工藝，仍待深入研究。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種雙焊槍分步進行熔覆、熔注制備WC顆粒增強金屬基復合涂層的方法，所要解決的技術問題在于：通過控制兩個焊槍的工藝參數，制備出WC顆粒增強金屬基復合涂層，達到降低WC的燒損熔解、調節WC在涂層中的分布均勻性、消除涂層中的裂紋和氣孔等目的。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種雙焊槍分步進行熔覆、熔注制備WC顆粒增強金屬基復合涂層的方法，其特點在于：首先以金屬基自熔性合金粉末作為涂層基材，通過熔覆工藝在待處理工件表面形成金屬基涂層；隨即再以WC顆粒粉末作為涂層增強相，通過熔注工藝在剛制備出的金屬基涂層上熔注WC，從而獲得WC顆粒增強金屬基復合涂層。

進一步地，所述熔覆和所述熔注是通過兩個獨立工作的焊槍分別進行。雙焊槍分步進行高能束熔覆與熔注，一個焊槍在基材表面熔覆制備金屬基涂層，隨即另一個焊槍在剛制備出的金屬基涂層上進行熔注WC，最終得到WC顆粒增強的金屬基復合涂層。而若采用單個焊槍同時進行熔覆、熔注，其工藝參數主要適用于熔覆，并不適合熔注，不利于工藝參數的調整，最終影響涂層的性能。